可穿戴应用中的线性电池充电IC和升压变换器

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简介

对可穿戴健身设备和活动监控器而言，理想的电源解决方案应该充电时间短而且尺寸小。在日益尖端的微芯片及其支持技术的推动之下，可穿戴设备在过去十年中迅速普及。但如何让设备穿戴感觉舒适、不引人注目，同时还能通过提供附加功能来改善最终用户体验，从而更加吸引用户，这对相关开发人员来说无疑是不小的挑战。

例如现在流行的智能手表，很多款式都配备了先进的健康传感器和应用程序，它能够检测心律不齐，测量心率和血氧，还可以监测能反映其他健康状况的体温变化等。有些智能手表还可以感知用户的睡眠阶段，提供高级锻炼指标，甚至检测车祸等突发事故的发生。

许多可穿戴设备还提供多标准的无线连接，例如蓝牙、Wi-Fi 或 GPS，用于发送数据更新和位置信息。但常亮显示选项等附加功能通常会消耗更多的电池电量。

图1: 复杂的显示功能增加了功率需求

除了新功能的需求之外，可穿戴设备的设计人员还面临其他方面的挑战。因为设备是穿戴在用户身上的，电源解决方案必须轻而耐用，并且能够承受恶劣的条件并具备宽温度范围。此外，设备必须能够快速、安全地充电，以跟上用户生活方式活跃的需求；并且要消耗尽可能少的电量，以延长充电间隔时间。

适用于可穿戴应用的线性电池充电 IC

电池寿命是便携式设备获得成功的最大考量因素之一。

可穿戴设备需要的充电器必须尺寸小、功耗低，而MPS 一直在致力于寻找最有效的供电方法。MP2703是一款带电源路径管理功能的先进超低功耗线性充电IC。该器件不仅具备典型线性充电器IC的所有优点，而且专为超低功耗产品而设计，这意味着它可以用于蓝牙耳机、可穿戴设备甚至耳塞。

线性充电器性价比高而且设计简单，非常适合用于可穿戴设备。由于它需要的组件较少，因此可以实现更简单的设计、更低的制造成本以及更高的可靠性。对某些应用来说，线性充电器功耗相对较高、产生热量过多，这是缺点；但对低功耗应用而言，这些则可以忽略，线性充电器是非常适合的选择。

MP2703 的设计能够满足可穿戴设备日益增长的功率需求。例如，欧盟e-call计划要求所有新车均提供自动紧急呼叫功能，而智能设备也开始出现这种趋势。但该功能可能需要高达 12V 的工作输入电压(V_IN)。MP2703 的工作电压高达 14.4V，明显高于 6V的标准 V_IN，因此是设计师绝佳的选择。

相对于竞争产品3mmx3mm的占位面积，MP2703采用了超小尺寸的 QFN-10 (2mmx2.5mm) 封装，应用于智能指环也不在话下。

如前所述，线性充电器的一个常见缺点是高功耗会导致额外热量的产生。而MP2703 在设计时就考虑到了这一点。它支持 1.78W 的连续功耗，并通过封装、PCB 和周围气流实现了出色的散热性能。基于此，MP2703 可以配置在最大充电电流为 1A 的小电路板区域，设计人员无需再为冷却留出额外的空间。

图2: 3D VR眼镜要求超低功耗解决方案

为了防止过热，MP2703 还提供符合行业标准的电池温度保护功能。它在关断模式下的电池漏电流低至100nA，这可以保护电池并延长使用寿命，这一点对可穿戴设备而言非常关键。当电池达到最大调节电压时，器件还将关断（截止电流为 3mA）以防止过压 (OV) 情况的产生，同时也可延长电池寿命。对可穿戴设备等小型电池供电应用而言，这也是非常重要的功能。

适用于可穿戴应用的升压变换器

MP28600是与 MP2703 配合使用同时也适用于可穿戴设备应用的另一种电源解决方案。该器件是一款 DC/DC 同步升压变换器，它将V_IN升压至目标输出电压(V_OUT)，并可在V_IN 超过 V_OUT时设置为降压模式。超小尺寸的 SOT563 (1.6mmx1.6mm) 封装使其成为可穿戴设备的理想选择。

MP28600的设计能够满足可穿戴设备不断增长的电力需求。例如，电池的输出可能低于运行 GPS 或e-call等应用所需的V_IN。在这类系统中，升压变换器可对电池输出电压进行升压，以确保接收设备有足够的电力。

即使没有被激活使用，可穿戴设备也应能够即时响应用户的需要并立即打开。MP28600 具有的超低静态电流(I_Q)非常适合这类应用；当产品未被激活运行且处于待机模式时，其耗电量非常少。对可穿戴设备等电池供电应用而言，I_Q是非常重要的指标；因为I_Q越低，充电间隔时间就越长。