Hvernig á að hanna hleðslu Pogo pinna fyrir TWS heyrnartól?
TWS þráðlaus Bluetooth heyrnartól er ein af snjöllu vörum sem menn, konur og börn hafa notið á undanförnum árum. Það er lítið og stórkostlegt, auðvelt að hlaða og hefur mismunandi lögun. Það er hægt að hlaða það með því að setja það í hleðsluhólfið. Einn af kjarnahlutunum í hleðsluhólfi TWS Bluetooth höfuðtólsins er pogopin pogo pinna. Hægt er að hlaða TWS heyrnartól með snertingu á milli kvenenda pogo pinna og karlenda í hleðsluhólfinu. 80 prósent vörumerkja á markaðnum velja að nota pogo pinna.
TWS heyrnartól hleðsluboxið er tilvalin þráðlaus hleðsluatburðarás með lágum krafti. TWS þráðlausa Bluetooth heyrnartólið sem styður þráðlausa hleðslu er með innbyggða þráðlausa hleðslumóttökueiningu í hleðsluboxinu, sem hægt er að setja á þráðlausa hleðslutækið til að hlaða eins og þráðlausa hleðslu farsíma, gerir þráðlausa hleðslu. „Sannlega þráðlaus“ virkni Bluetooth plús þráðlausrar hleðslu hefur betri notendaupplifun og er talin vera fullkominn form TWS sannra þráðlausra Bluetooth heyrnartóla.
Nú er TWS heyrnartólum í grófum dráttum skipt í hálf-í-eyra gerðir með löngum handföngum og cochlear-gerð baunaspíra í hönnun heyrnartólshaussins. Lögun heyrnartóla er tiltölulega takmörkuð, þannig að hönnun hleðslu og hleðslu hefur orðið byltingarstaður. Myndin er rétt. Hleðsluhólfið hefur gert smá nýjung, með því að nota tveggja lita sprautumótunarferli, dökkt og gegnsætt útlit og innri áferðarhönnun, og með kraftskjánum, skapa hágæða, hátækni tilfinningu!
Hvernig á að sigrast á sjö hönnunaráskorunum TWS heyrnartóla?
Hér eru nokkur ráð til að hjálpa til við að leysa nokkrar af erfiðustu áskorunum í hönnun TWS heyrnartóla, allt frá því að lágmarka rafmagnstap til að lengja biðtíma.
Frá útgáfu Apple AirPods árið 2016 hefur hinn sanni þráðlausa hljómtæki (TWS) markaðurinn vaxið um meira en 50 prósent árlega. Framleiðendur þessara vinsælu þráðlausu heyrnartóla eru fljótt að bæta við fleiri eiginleikum (hávaðadeyfingu, svefn og heilsuvöktun) til að aðgreina vörur sínar, en að bæta við öllum þessum eiginleikum getur verið erfitt frá hönnunarverkfræðisjónarmiði. Í þessari grein mun ég fara yfir þessar áskoranir.
Áskorun 1: Lágmarkaðu orkutap með skilvirkri hleðslu
Stór áskorun með þráðlaus heyrnartól er að ná lengri heildarspilunartíma þegar heyrnartólin í rafhlöðuhólfinu eru fullhlaðin. Í þessu tilviki þýðir lengri heildarspilunartími fjölda lota sem hulstur getur hlaðið heyrnartólin yfir allan líftímann. Markmiðið er að gera skilvirka hleðslu kleift að lágmarka orkunotkun frá hleðslutækinu til heyrnartólanna.
Hleðslutækið gefur frá sér spennu frá rafhlöðunni sem inntak til að hlaða heyrnartólin. Dæmigerð lausnin er boost breytir með föstum 5V útgangi, sem er einföld lausn en hámarkar ekki hleðsluvirkni. Vegna þess að rafhlöður fyrir heyrnartól eru svo litlar nota hönnuðir oft línuleg hleðslutæki. Þegar fast 5V inntak er notað er hleðslunýtingin mjög lítil - um það bil (V í - 5 kylfum) / 5 tommu - og framleiðir mikið spennufall á rafhlöðunni. Tengdu að meðaltali 3,6V Li-Ion rafhlöðuspennu (hálfhleypt) og 5V inntakið er aðeins 72 prósent skilvirkt.
Á hinn bóginn, með því að nota stillanlegan úttakshækkun eða buck-boost breytir í hleðslutækinu framleiðir spenna aðeins aðeins yfir venjulegu spennusviði heyrnartóla. Þetta krefst sambands frá hleðslutækinu til heyrnartólanna, sem gerir úttaksspennu hleðsluhylksins kleift að aðlagast rafhlöðu heyrnartólanna á áhrifaríkan hátt þegar spennan eykst. Þetta mun lágmarka tap, auka hleðsluskilvirkni og draga verulega úr hita.
Áskorun 2: Minnka heildarlausnina án þess að fjarlægja virkni
Önnur áskorunin er almenna áskorunin um hönnun lítillar rafhlöðu - hvernig á að hanna rafhlöðu sem er bæði lítil í stærð og stór að virkni. Einfalda lausnin hér er að velja tæki með samþættari íhlutum. Td:
Afkastamikið línulegt hleðslutæki sem samþættir viðbótaraflbrautir til að knýja aðalkerfisblokkina og er góður kostur fyrir þráðlaus heyrnartól.
Fyrir orkuþungar, lágspennueiningar eins og örgjörva og þráðlausa samskiptaeiningar eru skiptiteinar besti kosturinn fyrir skilvirkni.
Fyrir skynjarablokkir sem þurfa ekki mikið afl en þurfa lítinn hávaða skaltu íhuga að nota lágt brottfallsjafnara.
Ef þráðlausa heyrnartólin þín samþætta hliðræna framendaskynjara til að mæla súrefni í blóði og hjartsláttartíðni gætirðu líka þurft að auka breytir.
Settu fleiri rafmagnsbrautir inn í hleðslutækið til að gera formstuðul þess minni. Hins vegar er alltaf skipting milli þess að samþætta meira fyrir smærri stærðir og að nota stakari samþættar hringrásir (ICs) fyrir sveigjanleika.
Áskorun 3: Lengja biðtíma
Biðtími er mikilvægur vegna þess að neytendur búast við að heyrnartól spili tónlist jafnvel eftir langa óvirkni fyrir utan hleðslutækið. Íhugaðu að nota litíumjónarafhlöður með meiri orkuþéttleika í heyrnartól, sem venjulega hafa hærri spennu, eins og 4,35 volt og 4,4 volt, svo hægt sé að geyma meiri orku. Full hleðsla eykur einnig biðtíma. Rafhlöðuhleðslutæki með litlum lúkstraumi og mikilli nákvæmni mun hjálpa til við að lengja biðtímann. Ef það er mikil breyting á lúkstraumsforskriftinni gætir þú endað með hærri lúkstraum, sem getur leitt til ótímabæra lúkningar og lítillar rafhlöðu.
41mAh rafhlaða lýkur við 1mAh á móti 4mAh. Ef nafn 1mA stöðvunarstraumurinn er mjög breytilegur og endar í raun við 4mA, mun 2mAh rafhlaðan vera ónýtt. Minni lúkstraumur og meiri nákvæmni auka skilvirka rafhlöðugetu.
Lágur kyrrstraumur (IQ) er einnig mikilvægur til að lengja biðtíma í mismunandi vinnuhamum. IC hleðslutæki með aflleið og nærri núlli skipshamstraumi kemur í veg fyrir að rafhlaðan tæmist áður en varan nær til neytenda, sem gerir tafarlausa notkun. Aflleiðin krefst þess að setja málm-oxíð-hálfleiðara sviði-áhrif smára á milli rafhlöðunnar og kerfisins til að stjórna kerfinu og rafhlöðuleiðum, í sömu röð.
Þegar heyrnartólin eru að spila tónlist eða í lausagangi þarf straumnotkun kerfisins að vera eins lítil og hægt er. Að finna hleðslutæki með lágu lágmarki ég líka I kerfisins. Til dæmis, rafhlöðuhleðslutæki þurfa oft neikvæðan hitastuðul (NTC) viðnámsnet til að mæla hitastig rafhlöðunnar.
Sumar lausnir á markaðnum geta ekki slökkt á NTC straumnum þegar unnið er í rafhlöðuham. Þeir leka annaðhvort of mikið (leki getur farið yfir 200µ þegar NTC netið er með 20 kΩ) eða þurfa auka I/O og slökkva á því með rofa.
Áskorun 4: Öryggishönnun
Framleiðendur rafhlöðupakka hafa oft leiðbeiningar um að hlaða rafhlöður við mismunandi hitastig og rafhlöður verða að vera innan þessara öruggu notkunarsvæða meðan á notkun stendur. Sumir krefjast staðlaðs sniðs þar sem hleðsla stöðvast utan heits og kalt hitastigs. Til dæmis gætu önnur fyrirtæki krafist sérstakra upplýsinga frá Japan Electronics and Information Technology Association. Til að uppfylla þessi hitastigssnið, leitaðu að sniði með nauðsynlegum innbyggðum eða einhverjum I tveggjaC forritunarhæfni. BQ21061 og BQ25155 eru með skrár til að stilla hitastigsgluggann og aðgerðir sem á að gera innan tiltekins hitastigssviðs.
Battery Undervoltage lockout (UVLO) er annar öryggiseiginleiki sem kemur í veg fyrir að rafhlaðan sé ofhlaðin og þannig stressuð. Þegar rafhlaðan spenna fer niður fyrir ákveðinn þröskuld, sker UVLO af losunarleiðinni. Til dæmis, fyrir Li-Ion rafhlöðu sem er hlaðin við 4,2V, er algengur stöðvunarþröskuldur 2,8V til 3V.
Áskorun 5: Að tryggja áreiðanleika kerfisins
Lítill áreiðanleiki kerfisins olli því að sumir örgjörvar festust þegar notandinn tengdi millistykkið. Þó að þetta sé sjaldgæft, þá þarf það að endurstilla kerfisafl svo að örgjörvinn geti endurræst og farið aftur í eðlilegt horf. Sum rafhlöðuhleðslutæki samþætta vélbúnaðarendurstillingu varðhundstímamæli sem framkvæmir vélbúnaðarendurstillingu eða rafmagnshringrás (ef ekki) tvær C viðskipti finnast einhvern tíma eftir að millistykkið er tengt af notandanum. Eftir endurstillingu kerfisins er rafmagnsleiðin aftengd og tengd aftur við rafhlöðuna og kerfið.
Svipað og vélbúnaðarendurstilla varðhundatímamælir, hjálpar hefðbundinn hugbúnaðarvarðhundatímamælir einnig við að bæta áreiðanleika kerfisins með því að endurstilla hleðslutækið á sjálfgefið gildi eftir tímabil án viðskipta í twoC. Þessi endurstilling kemur í veg fyrir að rafhlaðan sé ranglega hlaðin þegar örgjörvinn er í biluðu ástandi.
Áskorun 6: Fylgstu með bestu rekstrarsvæðum
Sjötta áskorunin er að fylgjast með kerfisbreytum, sem hægt er að ná á skilvirkan hátt með innbyggðum hánákvæmni analog-to-digital breytir (ADC). Mæling rafhlöðuspennu er góð færibreyta vegna þess að hún gefur þægilega, þó áætlaða, framsetningu á hleðslustöðu rafhlöðunnar. Sem þumalputtaregla, ef hleðsluástandið sem þráðlausa höfuðtólið krefst er hærra en ±5 prósent.
Innbyggt ADC með mikilli nákvæmni gerir þér einnig kleift að fylgjast með og grípa til aðgerða varðandi hitastig rafhlöðunnar og borðsins meðan á hleðslu og afhleðslu stendur. Aðrar breytur sem hleðslutækið getur fylgst með eru inntaksspenna/straumur, hleðsluspenna/straumur og kerfisspenna. Innbyggði samanburðarbúnaðurinn hjálpar einnig á þægilegan hátt að fylgjast með tilteknum breytum og senda truflanir til gestgjafans. Ef færibreytan er innan eðlilegra marka og samanburðarbúnaðurinn er ekki ræstur, þarf gestgjafinn ekki stöðugt að lesa breytuna sem vekur áhuga. BQ25155 er gott dæmi til að fylgjast með kerfisbreytum þar sem hann er með ADC og samanburðartæki.
Áskorun 7: Einfaldaðu þráðlausa tengingu
Sum þráðlaus heyrnartól eru með eiginleika sem sýnir hleðslustöðu heyrnartólanna og hleðsluhylkisins á snjallsímanum þegar heyrnartólin eru í hleðslutækinu og lokið er opið. Til að styðja þetta verða heyrnartólin að tilkynna um hleðslustöðu um leið og þau eru sett í hulstrið, jafnvel þótt rafhlaðan sé tæmd. Aðalkubburinn verður að vera vakandi til að tilkynna um hleðsluástandið, þannig að í þessu tilfelli verður ytri aflgjafinn að knýja heyrnartólin. Hleðslutæki með aflleið gerir kerfinu kleift að fá hærri spennu frá VBU meðan rafhlaðan er hlaðin á lægri spennu.
Nokkrir eiginleikar þráðlausa heyrnartólahleðslutækisins (svo sem sendingarstilling, kerfisrafstilla, rafhlaða UVLO, nákvæmur straumur rafhlöðunnar og tafarlaus tilkynning um hleðslustöðu) eru ekki mögulegir án aflleiðarmöguleikans, sem krefst þess að bæði rafhlaða og kerfi A MOSFET sé komið fyrir. þess á milli til að stjórna kerfinu og rafhlöðuleiðum sérstaklega. Mynd 5 sýnir hleðslutækið með og án aflbrautar.
Hægt er að sjá rofa og línuleg hleðslutæki í hönnun hleðsluhylkisins eftir rafhlöðustærð og hleðsluhraða. Skiptahleðslutæki eru skilvirkari og mynda minni hita, sem er mikilvægt fyrir háa strauma 700mA og hærri. Skiptahleðslutæki koma venjulega með samþættri auka- eða fylgiaðgerð sem eykur rafhlöðuspennuna og gefur innspennu til að hlaða heyrnartólin. Línuleg hleðslutæki eru líka góður kostur fyrir rafhlöðubox með lágum straumi þar sem þau bjóða upp á lágan kostnað og lága greindarvísitölu.
Endurhlaðanleg heyrnartæki bjóða upp á svipaðar hönnunaráskoranir. Þau eru venjulega minni en heyrnartól þannig að þau eru ósýnileg og þurfa því meiri aflsamþættingu á minna svæði. Þeir þurfa einnig hávaðasnúna rafmagnsbrautir, þar á meðal skiptan þétta yfirbyggingu, fyrir yfirburða hljóðskýrleika.