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博客

可穿戴设备要流行,全方位高效电源管理是前提

已有 207 次阅读2014-4-3 11:48

近两年来的可穿戴设备几乎占满了各大科技媒体的头条,尤其是在谷歌发布Google Glass和最近推出专用于可穿戴设备的Google Wear系统以后,业界对可穿戴设备的关注又上升到了一个新高度。但目前的现状是,可穿戴设备未能引起人们的疯狂,除了市场调研公司尼尔森的报告提到的价格偏高以外,笔者认为,续航未能大幅度提升也是影响可穿戴设备普及的一个要素。因此如何对可穿戴设备进行高效的电源管理,提高续航时间,是一个关键。下面我们通过介绍业内的一些可穿戴设备电源管理解决方案,为广大可穿戴设备从业者提供设计参考。

要更大限度的提高续航,降低可穿戴设备的功耗成为关键。半导体厂家也都在当中的电源管理作出努力,进而推出了低功耗的控制器、低功耗蓝牙通讯、低功耗的显示屏,通过这些方式来实现节流的目的。

低功耗MCU是根本

高性能模拟与混合信号IC领导厂商Silicon Labs去年推出的EFM32™ Leopard Gecko 32位微控制器在所有能耗模式下都能提供业界领先的能源效率,实现极长的电池寿命,此外它还具有最佳的处理性能、超高集成度和小尺寸封装。

Leopard Gecko MCU的低功耗传感器接口(LESENSE)和外设反射系统(PRS)等特性,对于Misfit的超低功耗预算来说特别具有吸引力。LESENSE接口自治的收集和处理传感器数据,甚至当MCU处于深度休眠模式时依旧如此,这使得MCU可以很长时间保持在低功耗模式,并且同时跟踪传感器状态和事件。PRS监视复杂的系统级事件,允许不同MCU外设之间自治通信,同时尽可能的保持CPU在节能的休眠模式以减少整体系统功耗。

不可忽视的无线通信方式

除了低功耗MCU,采用哪种低功耗无线通信也是一个关键,而低功耗蓝牙(BLE)方案则是其中的佼佼者。

CSR公司推出的全新Bluetooth® Smart平台CSR1012™,凭借其超低功耗技术和更小型封装,成为可穿戴设备的完美选择。

CSR1012旨在为可穿戴配件提供最长可能的电池寿命。它是首个无需外装调节器即可与锂离子电池实现直接连接的解决方案,不仅节约了成本及PCB面积,更关键的是节约了外装调节器中宝贵的静态泄漏电流。

同时由于外接开关的静态泄露电流为10到15μA,线性开关为1到2μA,对于那些仅能在纳安到低微安量程范围内运行的设备,其电池寿命将极大地缩短。CSR1012平台通过使用运行电压在1.8V到4.3V的片上开关电源,使设备能够直接从压缩锂聚合物电池中直接获取电源。

显示屏的功耗是关键

正如上文所说,低功耗的显示屏也是提升可穿戴设备续航的一个因素,目前常用的低功耗显示屏除了常用的TFT(ipodnano屏)之外,还有夏普最近推出的Memory LCD。这种屏幕上的像素点被设计成可存储电荷的电容体,当液晶像素显示后,仅需要极低的待机电流,在不刷新时几乎不需要功耗,特性类似于可存储的记忆体。屏幕的显示成像是采用发射式原理。这种屏幕有点类似于E-ink屏,由于本身没有光源,需要外加背光,但是只有黑白两色,没有灰阶。其优点在于静态功耗极低,仅5A,动态刷新在16A,而TFT屏功耗普遍在mA级别。

高通Mirasol屏幕

E-ink屏也是比较常用的低功耗屏,因为仅在显示屏像素刷新时耗电,在断电后具有现实保存能力,同样可实现超低功耗。其产品特点在于可弯曲性,可以满足ID设计上的多重需求。不过缺点在于刷新速率较慢(200ms),在需要实现一些较炫的界面时体验不是很好。同时其成本也偏高,1.77寸的价格目前在20美金左右。

另外Mirasol屏是高通推出的一种低功耗显示技术。模仿蝴蝶翅膀和孔雀羽毛的成色原理,借助阳光反射让显示屏保持清晰。由于其屏幕只在像素颜色改变时才需要消耗电力,因此功耗极低,尤为适合需要长时间显示固定的电子设备。Mirasol屏与E-ink屏一样也需要加背光,但是Mirasol与E-link的区别则是前者可以实现一些彩色的效果。

另外英特尔正在积极研发可穿戴设备的主控芯片;高通、博通在全球无线通信芯片技术上不断突破,在小尺寸和低功耗方面精益求精;TI推出了基于蓝牙(Bluetooth) 4.0版本的最新蓝牙低能耗应用软件BLE-Stack 1.2,进一步推动穿戴式 (wearable)产品等Bluetooth Smart与Smart Ready设备的发展,同时TI用于穿戴式医疗设备的MCU也已经发布。通过这些厂商的群策群力,相信能够满足大众需求的可穿戴设备很快会面世,让我们拭目以待。

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