TI 可穿戴设备蓝牙、电源和传感技术问答交流

1060291891

讨论话题：选型设计、快充及无线充电、LDO设计、电池寿命

1. 如何为可穿戴设备选用更准确的电量计？

答：电量计首先需要确认产品需要的精度性能要求。TI在电量计算法方面一直处于业界领先，可以提供从高到低各种性能的方案，比如BQ27621/BQ27421/BQ27220等。

  

2. 目前TI提供的某些电源方案，元器件是否太多，成本和面积是否会增加很多？

答：TI的方案的特点就是封装小，效率高，外围器件少啊。当然，充电芯片相对多一些，因为功能更复杂。另外也有微型模块电源，比如TPS8267x,TPS8269x等系列



3. 超低静态功耗LDO有哪些型号推荐？

答：主要是TPS782xx序列，可以根据需要的输入输出选择。如果电压范围小一些，TPS760xx序列也是可以的。



4. 个人觉得目前市场上的升压方案的总不太好，效率比较低，功率也不能大，所以一般都采用的降压方案。当然是LDO用的最多。是这样吗？

答：不能一概而论！LDO只有在输入输出压差很小的情况下效率才高，升降压目前效率做到90%以上已是比较普遍的了



5. 请问锂电池每节电池均衡电流，一般多少节节锂电池需要在外围搭搭三极管？

答：这主要根据客户对产品的要求，但是从成本来讲，4节以内很少专门做均衡的，电芯组合时的匹配一致性更重要。对于多节电池来讲，很多方案都是内置被动均衡方案的，通常是几个mA到十几个mA。如果有更大的均衡要求，那么才需要采用外部均衡方式。是否需要均衡主要依赖于电池的一致性，还有电池的容量等。

6. 手环平时工作、休眠的时间是怎么分配？这个与整体功耗有很大的关系。

答：这个其实差异很大，取决于对于产品功能的划分，产品的定义，客户的体验的一个综合权衡，在于使己方的策略。因为休眠期间有些功能会被关闭，或者降低性能等。

7. 手环的充电接口有的是拔下来USB充电，有的是接触点充电，有更合适的充电接口方案吗?这样使用方便些？

答：USB充电其实占用空间很大，而触点的话很容易被腐蚀，其实最佳的接口是无线充电，可以完全密封，但是这个对于总体产品的设计更为挑战。



8. 电池有没有一个大概寿命，电量快用完时有没有提示？

答：行业内对电池寿命是有定义的，比如容量衰减到初始容量的60%，提示部分自己可以做的！呵呵，如果采用TI的电量计量方案的话，芯片直接就提供相应的信息的。

  

9. 在智能穿戴设备中使用纽扣电池，使用寿命有多长？电池坏了能更换吗？

答：使用寿命还是取决于整体的系统功耗还有电池容量，钮扣电池的电压平台低一些，那么升压的需求多一些，可能效率上面会有一些弱势。至于电池能否更换在于整体系统的ID设计。看使用场景，使用半年应该没问题。

  

10. 电池寿命在智能穿戴设备中是硬伤，有针对这部分功耗方面的建议吗？

答：电池本身的功耗其实非常低。主要的硬伤是电池的容量比较小，另外就是对应的整体的系统的功耗。所以，在空间结构已经限制住了电池的大小，从而限制住了电池的容量的前提下，想延长电池的使用寿命，只能尽可能的优化整体系统的功耗，从供电，从各功能模块的低功耗模式等。

1060291891

11. 快充是否有损电池？

答：快充首先需要电池本身能够支持，如果电芯是普通电芯的话，快充是会损害电池的。另外，即使是支持快充的，在电池老化之后，还是继续快充也会加速电池老化。



12. 针对100mAH的小容量4.2V锂电池，推荐哪个充电IC？BQ21040的终止电流能做到多大，终止电流精度是多大？

答：推荐采用BQ25100，BQ21040相对而已来讲过了。



13. 充电管理和电压调整用一颗IC解决，充电对象是单节锂电，稳压在3.0V，最大负载200mA，有木有这样的IC？

答：建议选择TPS65720x

  

14. TI的无线充电方案充电效率能达到多少？

答：发送或接收单独芯片效率可以做到93%，从发送输入端到接收的输出端，系统总的效率约75%



15. 针对可穿戴设备的无线充电，能否讲解一下？特别是小体积的，比如耳机 电动牙刷，TI这边有成功案例方案吗？

答：目前最小的2.5W无线充电接收端是BQ51003



16. 可否建议符合QI标注的无线充电评估套件？

答：TI 有大量的从2.5W 到 15W 的满足QI标准的无线充电方案，具体详情可以登录TI 网站无线充电主页

17. 无线充电发射端有什么方案？

答：若只是满足QI标准，BQ500212A 用的非常广，若是支持双模PMA和 Qi可以选用BQ51222。发射端的话，如果是5W，BQ50002A+BQ500511A组合最好，15W的可以用BQ501210。



18. 穿戴设备无线充电效率怎么样？会存在过热问题吗？

答：我们的BQ51003单芯片的效率在90%以上，但是整体系统的效率大概在75%左右。发热的问题依赖于整体设计，主要损失在线圈的传输上面。



19. 可穿戴设备的无线充电，由于发射线圈也得使用小体积的，不能使用标准的TX线圈，是不是不能过Qi认证？或者没必要过Qi认证？

答：TX端选用标准的，RX接收端可以自行设计，可以过标准的。



20. 低功耗这方面，TI有提供了相当不错的产品。那么如何在电池和充电方面做工作，比如现在多采用USB 和插针式充电方式，充电时间长，可靠性不高，能否使用快充和无线充电，技术成熟度有多高？

答：快充和无线充电其实都可以，只要是电池可以支持，目前很多快充其实牺牲了电池的长期寿命。而且这些解决不了整体的功耗问题和电池的容量限制问题。

  

21. 可穿戴设备的静电有多可怕？

答：静电对所有半导体器件来讲都是致命的，若你的穿戴设备有外露端口，端口处必须添加静电防护器件，TI有大量0201封装的TVS静电防护管



22. 可否推荐一下小尺寸的DCDC用电感？

答：若是受限于PCB尺寸需要选用更小尺寸的电源方案，TI有专门的模块化电源TPS8267x 等系列

  

23. 集成电源芯片的开关频率多大？

答：TPS6274x序列在1.2M，TPS6109x序列是变化的，主要受L的影响还有输入输出的影响。TPS61046也在1M左右。



24. TPS61098系列与TPS61099最主要的区别是什么？

答：最大的差别是99 是输入可调的，98根据后缀不一样，输出电压是固定的。098支持两路输出和切断，099不能，但是099输出电压范围大一些，可以可靠的关断负载



25. LDO的驱动能力普遍偏小，用DCDC的话电感电容等外围占用面积又大，有没比较好的方案？

答：这个永远都是一个权衡，LDO现在也能达到150mA的能力了，再大，只能用DCDC，效率也才有保证。降低外部器件尺寸，提高工作频率是一个方法，目前TI的相关方案都很小了。



26. 现在非常多的产品都需要可以调光，例如单片机控制的PWM调光，模拟调光，那款芯片能够支持调光？

答：TPS62770继承升压和降压的芯片就可以支持调光模式的。

====================================华丽的分割线====================================

模拟前端及传感器类（共17条问答，由TI 专家委员会成员 Haroad Chen 整理提供）

1. 我们所佩戴的可穿戴设备在运动时，是否具备抗干扰算法？如何保证续航能力？

答：抗运动干扰算法确实很重要，同时也需要很好的传感器数据来支持。TI不提供相关的算法，但我们和合作第三方一起支持客户。



2. TI 可以提供传感器算法吗？

答：目前TI不提供相关算法，需要客户自己开发。如有业务需要，TI可以与合作的第三方提供支持。



3. 如何提高心率检测准确率，人体有汗液就不准了。如何改善？

答：如果是光电PPG来测量，汗液可能造成更多光的反射，造成较大的DC信号偏移。TI 的AFE4404可以支持算法提供的实时校准，来降低DC的影响。



4. 可穿戴设备多久才能拥有医疗级测量精度？

答：我们已经有很多客户采用TI的产品做出的可穿戴设备已经通过了CFDA, FDA 医疗方面的认证。



5. 针对可穿戴应用的ECG心电测量，ADS1291和ADS1292哪个更适合呢？

答：TI有整个系列的ECG 测量AFE的产品，支持从1导到12导，和呼吸监测，PACE监测功能等。是用ADS1291还是ADS1292，主要取决于你是需要采几导的心电。如果是单导，ADS1291就可以。



6. 请问有呼吸监测么？

答：TI 的 ADS129XR可以提供呼吸监测功能。详细可参考： http://www.ti.com/product/ADS1292R/description



7.如何验证AFE44XX的精度？要TI来校准吗？

答：一般来说，精度和很多因素相关，如光学、结构、光电管的大小、AFE的性能等。客户在调试时，可以先把工程样板连到TI的EVM上，进行实时数据的分析，结合寄存器的设置，来实时优化。



8. 帮助分析一下AFE440x系列的应用选型考量

答：建议参考 http://www.ti.com/product/AFE4404/description ，有非常详细的对比。



9. AFE4404和AFE4405的功耗表现怎么样？

答：在正常工作状态下，AFE4405本身的电流在200uA左右。主要电流消耗是在LED上，主要取决于LED的开关频率和占空比。相比其他的模拟前端而言，TI的AFE440X在LED的控制方面非常灵活，可以最大限度的降低整个系统的功耗。



10. AFE44XX集成模拟前端可同时测量心率和卡路里消耗？AFE4403/04/05 工作温度范围在-20~70度，在更低温下，比如-30度影响测量精度？

答：FE440X主要是测量PPG信号，不能测卡路里。在低温如-30度时，建议用AFE4490，可以到-40度。但在-30度是，皮肤和血流的影响应该更大。



11. TI有别的ECG的方案吗？

答：TI有非常丰富的ECG AFE产品及方案。从1导到12导 都有，详细可以参考：http://www.ti.com/tool/tidm-biosignmonitor



12. LMT70的工作范围多多少？

答：测温范围是-55 - 150度。工作电压范围是2V到5.5V。 详细可以参考LMT70数据手册：http://www.ti.com/product/LMT70/description·



13. LMT70怎么代替NTC应用在体温计中，怎么防止在测温头中，是不是会测温不均匀？

答：一般来说，NTC是需要一个高精度的电压或电流源。LMT70直接输出和温度成比例的电压信号，对电源的要求不高由MCU的IO口供电即可。对于测温是否均匀，主要是需要测温头有良好的包裹，LMT70在测温头中也需要有导热胶很好的包裹。



14. LMT70工作时功耗多大？

答：<12uA。详细可以参考LMT70数据手册：http://www.ti.com/product/LMT70/description



15. LMT70测量体温主要用于测量什么部位的体温？怎么解决传统水银温度计测量不方便，尤其是婴幼儿不配合的问题？如果要做成动态体温监测的话，有没有方案呢？

答：LMT70是接触式体温计，为了准确，我们放建议在腋窝下。一般来说，LMT70的封装非常小，可以用导热胶，放进很小的金属帽里面，再贴着皮肤测温。



16. 目前可穿戴设备的心率监测，一方面受制于穿戴设备佩戴的正确性，另外持续监测的话功耗太大，TI的新的方案有没有针对这些问题的改善措施？

答：正常工作是，AFE4405本身的电流在200uA左右。主要电流消耗是在LED上，主要取决于LED的开关频率和占空比。相比其他的模拟前端而言，TI的AFE440X在LED的控制方面非常灵活，可以最大限度的降低整个系统的功耗。



17. DRV2625能不能用于偏心轮小马达？可否控制转速？

答：可以的，其实强度就是对应到转速。

====================================华丽的分割线====================================

蓝牙传输类问答（由TI 嵌入式现场应用工程师 Michael Qian 整理提供）

1. 蓝牙5.0的功耗相对蓝牙4.0有什么优势？目前手机大部分为蓝牙4.0，能否连接5.0的蓝牙穿戴设备？

答：进入蓝牙5.0时代，将能实现传输距离更远，数据吞吐量更大。



2. 蓝牙5.0支持组网吗？通信速率多高？

答：不支持，组网是单独的mesh标准，独立于蓝牙5.0之外。



3. TI 蓝牙协议栈对外开放吗？2.一般情况下该平台的项目开发周期需要多久呢，支持程度会有多大？

答：TI 提供软件开发包，蓝牙协议栈只提供Lib文件，开放周期取决客户对蓝牙的了解程度。



4. 蓝牙通信速率、布线注意事项、天线设计有什么建议？

答：蓝牙最大可以到100kbps，利用4.2的高速率传送模式，有关天线设计的相关资料



5. 目前TI 提供的CC2650RC：蓝牙语音遥控器方案是如何实现的？

答：该方案主要通过私有profile完成，具体的设计详情和资料



6. CC2640R2F适用于 Bluetooth 功耗应用,待机电流多少呢？

答：目前CC2640R2F可实现待机电流：1.1 RTC 运行，RAM/CPU 保持），关断电流：100nA（发生外部事件时唤醒）



7. CC2640R2F关于芯片程序加密，以及 oad 加密传输有资料吗？

答：目前程序加密还做不了，只能把jtag给锁掉，OAD加密目前没有做，您可以直接加在OAD上，通过AES128



8. 手机蓝牙与可穿戴设备连接，手机是作为服务端还是客户端？

答：手机作为客户端和服务端，蓝牙设备也是同时作为客户端和服务端



9. CC2640R2F与手机配对连接的时间需要多长？

答：这取决设计中的profile个数，因为手机会扫描你设备端的信息，这个需要时间



10. CC2640R2F供电范围是多少到多少？

答：宽电源电压范围 正常工作电压：1.8V 至 3.8V 外部稳压器模式：1.7V 至 1.95V



11. 可穿戴设备未配对时广播间隔设置多少比较合理？

答：500-800MS



12. 同步数据到APP上最快要多少S?

答：如果手机支持4.2，最大可以到100KBPS



13. CC2640和手机的话只能一对一连接传输数据吗？要是有好几个CC2640如何判断那个优先级最高，如何防冲突？

答：分时传输，无优先级

aida64

分享,谢谢