TPS631000助力可穿戴设备高效率、小型化设计

描述

随着智能化水平提高、生态的完善以及技术的成熟,近年来可穿戴设备得到了飞速的发展,从日常生活到健康管理、再到游戏娱乐,它已然渗透到人们生活的方方面面。生活中最常见的可穿戴设备莫过于智能手表及智能手环,它集成高分辨率彩色显示屏以及蓝牙等无线传输模块,可以实现丰富的信息交互,同时还集成了多种传感器模块,能够帮助用户实现日常的健康监测。除此之外,AR(虚拟现实)眼镜在近几年也得到了迅猛发展,未来AR技术将会越来越多地走入大众的视野。

通常,可穿戴设备中会集成多种模块,系统设计中需要升压(Boost)或降压/升压(Buck-boost)转换器来将较低的电池输出电压提升至各类模块所需的输入电压。德州仪器(TI)2022年新推出的降压/升压转换器TPS631000能够很好地满足这一类应用的需求。这是一款采用恒定频率峰值电流模式控制的降压/升压转换器,具有 3A 峰值电流限制(典型值)和 1.6V 至 5.5V 输入电压范围以及1.2V至5.3V的输出电压范围。此外,TPS631000的静态电流仅为8 µA,且封装尺寸小(1.2mm × 2.1mm SOT-583 封装),能够满足可穿戴设备待机时间长、小体积尺寸的需求。

转换器

目前,大多数智能手表及智能手环都具有生物信息检测的功能,该功能通常需要光学生物传感模块(如AFE4410)来实现,绿光用于心率检测,红光或红外光则用于血氧饱和度检测,发出不同颜色光的LED导通电压也有差异,如下表

转换器

应用TPS631000的设计框图如下所示:

转换器

首先,TPS631000的基本参数(TPS631000数据表)可以满足该应用的需求,当输入电压近似等于输出电压时,TPS631000 会自动以升压、降压或 3 周期降压/升压模式运行。它还能够以定义的占空比进行模式切换,避免不必要的模式内切换,以减少输出电压纹波。生物传感模块一般不会持续工作,多数设计是间隔一定时间运行一次,因此,大部分时间该模块会处于待机状态,TPS631000的静态电流仅为8 µA,因此可在轻载条件下实现出色效率,最大限度减少不必要的电能损耗以延长待机时间。此外,TPS631000提供小尺寸解决方案,采用 1.2mm × 2.1mm SOT-583 封装、一个 1µH 电感器和一个 0805 输出电容器,方便开发者实现小型化设计。

相比智能手表这类成熟的可穿戴设备,AR(增强现实)眼镜则是近年随“元宇宙”逐渐走入大众视野的新兴产品,它集成的功能模块更加丰富、技术难度更高,从而对用料的可靠性要求也更高。AR眼镜中,较为常见的有触觉震动、电机、蓝牙、TOF等模块,均可与TPS631000搭配实现系统设计。

作为升压、降压/升压转换器中的明星产品,TPS631000以其性能高、尺寸小、价格低等优势完美地适配了个人电子产品中可穿戴设备的应用。

审核编辑:郭婷

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