攻克小型電池供電器件中低靜態電流的設計挑戰
發布時間:2020-03-03 責任編輯:wenwei
【導讀】得益於小型化、Bluetooth®通信和嵌入式處理方麵的進步,現代助聽器具有比以往更多的功能,從流媒體音樂到能夠通過智能手機上的應用程序調節聽力放大。
然而,要實現這些增強的功能需要付出代價:現代功能需要更多功率。功耗的增加對於設計助聽器的工程師來說是一項挑戰,主要是因為舊版本使用一次性鋅空氣電池。如圖1所(suo)示(shi),這(zhe)些(xie)電(dian)池(chi)的(de)續(xu)航(hang)能(neng)力(li)通(tong)常(chang)約(yue)為(wei)兩(liang)周(zhou)。但(dan)當(dang)為(wei)助(zhu)聽(ting)器(qi)添(tian)加(jia)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)時(shi),例(li)如(ru)讓(rang)它(ta)們(men)能(neng)夠(gou)播(bo)放(fang)音(yin)樂(le),電(dian)池(chi)續(xu)航(hang)時(shi)間(jian)可(ke)能(neng)會(hui)縮(suo)短(duan)到(dao)小(xiao)時(shi)。因(yin)此(ci),工(gong)程(cheng)師(shi)在(zai)下(xia)一(yi)代(dai)助(zhu)聽(ting)器(qi)設(she)計(ji)中(zhong)使(shi)用(yong)可(ke)充(chong)電(dian)鋰(li)電(dian)池(chi)(圖2)。

圖1:使用替換電池的傳統助聽器

圖2:具有小巧的外形和智能手機連接的下一代助聽器
可ke充chong電dian鋰li電dian池chi以yi多duo種zhong方fang式shi增zeng加jia了le電dian力li係xi統tong的de複fu雜za性xing,最zui重zhong要yao的de是shi如ru何he安an全quan準zhun確que地di為wei電dian池chi充chong電dian。使shi用yong兩liang個ge助zhu聽ting器qi時shi還hai有you額e外wai的de設she計ji注zhu意yi事shi項xiang。因yin為wei左zuo右you耳er機ji沒mei有you物wu理li連lian接jie,所suo以yi無wu法fa同tong時shi通tong過guo單dan根gen電dian纜lan對dui其qi進jin行xing充chong電dian。因yin此ci,幾ji乎hu所suo有you新xin型xing助zhu聽ting器qi現xian在zai都dou配pei備bei了le具ju有you充chong電dian和he儲chu電dian功gong能neng的de盒子。
該盒子為每個耳機設計了特定的插孔,以確保正確的充電。耳機的充電必須精確,因為可充電助聽器通常為25 mAh-75 mAh,充電盒的範圍為300 mAh -70 0mAh。這意味著,在盒子需要重新充電之前,耳機的使用時間大約為24小時,充電周期大約為10次。
有了充電盒,助聽器設計師現在可考慮使用三種不同的鋰電池:一種用於充電盒,另外兩種用於耳機。電池充電器的選擇在設計中起著重要作用。
同樣要注意的是,通過電池為電池充電(即,通過充電盒電池為耳機電池充電)bingbuxiangtongguoqiangbichazuochongdiannamejiandan,yinweilianggedianchizhijiandedianyachabuhuihenda。bixuyouneibudianlulaizengqiangchongdianheheerjizhijiandedianyacha,yishixianwanquanchongdian。suizhedianchifangdian,qidianyazhengzaihuanmanxiajiang。guanchatu3所示的放電曲線,電池容量約為50%時,充電盒電壓約為3.6 V。但這意味著如果沒有升壓,充電盒隻能為最高3.6 V的耳機充電,即使存儲在充電盒中的能量足以使它們完全充電。

圖3:鋰離子電池的電池放電曲線樣本;典型的平均點電壓為3.6 V,放電終止電壓為3 V(來源:“可充電電池的特性”)
這zhe種zhong情qing況kuang下xia,大da多duo數shu工gong程cheng師shi會hui考kao慮lv謹jin慎shen升sheng壓ya。雖sui然ran謹jin慎shen升sheng壓ya確que實shi有you效xiao,但dan它ta通tong常chang會hui通tong過guo在zai電dian源yuan架jia構gou中zhong增zeng加jia額e外wai升sheng壓ya和he電dian感gan器qi組zu件jian來lai增zeng加jia解jie決jue方fang案an尺chi寸cun和he低di效xiao率lv。
要攻克這些挑戰,請考慮靜態電流支持的便攜充電。例如,TI的BQ25619電池充電器和BQ25155線性充電器支持在沒有外部增壓的情況下充電。在助聽器應用中,您可將BQ25619置於充電盒中,將BQ25155置於每個耳機內。
而且,並非總需要將充電盒輸出升壓至5V,通過使用BQ25619的de升sheng壓ya功gong能neng,可ke以yi增zeng強qiang到dao所suo需xu的de最zui低di電dian壓ya,以yi便bian在zai充chong電dian盒he和he耳er機ji電dian池chi之zhi間jian留liu出chu足zu夠gou的de淨jing空kong高gao度du。這zhe減jian少shao了le不bu必bi要yao的de升sheng壓ya功gong率lv損sun失shi且qie還hai增zeng加jia了le耳er機ji充chong電dian效xiao率lv,因yin為wei降jiang低di了le電dian壓ya差cha。
BQ25155非常適用於耳機,因為它的最小3.4V輸入電壓可在沒有升壓的情況下實現更長的充電,其43μA的靜態電流可增加電池的運行時間。同時,BQ25619在出廠模式下的7μA靜態電流可最大限度地延長充電盒的使用壽命。BQ25619的20mA充電終止電流使其能夠為小型電池充電,容量增加7%。
好消息是這些優勢不僅隻局限於助聽器:包括耳塞和可穿戴貼片等所有雙電池器件係統都可從這些創新中受益。TI將在未來的設計中將繼續采用雙充電器配置,其特點如下:
為耳機和充電盒提供更高效的充電,同時提供電池監控和保護,並通過集成升壓減少總物料清單。
隻需要一條通信線路就可以減少耳機和充電盒的引腳數。
使用BQ25619和BQ25155,您可在不增加成本或解決方案尺寸的情況下改善可從充電盒中提取的充電周期數。
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