作者 Landa Culbertson, Mouser Electronics

可穿戴設備中的電源管理技術

超低功耗的電源轉換是實現可穿戴設備最佳電源續航的關鍵。以下是一些最新的低功率產品或者高效直流-直流轉換產品。

TI的 TPS727xx系列，250mA LDOs 特色是有著極小的僅為7.9μA靜態電流，低漏失電流（100mA典型電壓為65mV，200mA典型電壓為130mV，250mA典型電壓為163mV），寬輸出電壓和負載瞬態響應。LDO還有一個特點是有著高電源電壓抑制比（PSRR），在RF應用上有著1kHz 70dB的平穩表現，有著小的低成本的10μA陶瓷電容器。

如今TI推出的還有TPS82740B 200mA升降壓轉換模塊，能提供95%的轉換率，在工作時僅消耗360nA lq，而安靜時更僅為70nA。小型模塊可用于完全整合，合并了交換調整器，感應器和輸入/輸出電容9-bump MicroSiP組件，實現了僅6.7mm2大小的尺寸。

圖3: 低功率TPS82740x 360nA Micro SIP 升降壓轉換器模塊

升壓轉換通常不如降壓轉換有效率。不過，在各種系統電路中對電池升壓很常見，尤其是顯示電路，Maxim有新1A升壓轉換器，MAX8627能使單電池鋰電池的輸出電壓從3V升高到5V，并可實現高達95%的轉換率而只消耗20μA lq。Silicon Labs現在有TS33x升壓轉換器，擁有行業領導的低至150nA的lq。TS33x增加輸入電壓從0.9V到3.6V，并且有8個可選擇的范圍為1.8V到5V的輸出電壓。

藍牙，微控制器和其它低功率方案

事實上，當試圖延長可穿戴設備電池續航時系統中的所有東西都需要考慮到

一個常見的省電的方式就是關閉一些高耗電的功能，如一些處理和顯示功能，例如智能手表、平板或電腦。Bluetooth Smart或者叫低耗藍牙，已經是大多數新智能手表中的標配，因此是可穿戴設備無線交流方式標準。藍牙也可用于從智能手機傳送信息到智能手表，并且TI提供了一個“藍牙可穿戴手表發展系統”叫做 TI Meta Watch 確保了相關手表設備的快速發展。Meta Watch SDK/API 使在手表上從手機應用或網絡服務上接受信息很容易。開發系統包括有顯示屏的智能手表，和一個3 ATM 防水不銹鋼外殼，皮帶表，水晶鏡面，震動電機，三軸加速計和環境光感應器。

圖4：德州儀器Meta Watch Bluetooth 可穿戴手表開發系統確保了“可連接手表”應用的快速發展。

Meta手表平臺已為低功耗優化，基于TI16位的MSP430超低功率的微控制器 (MCU)和CC2564藍牙主控器界面方案。

選擇MCU對可穿戴設備的電源管理很重要，高效的MCU能加速導入數據并迅速進入睡眠狀態，保存電量。低耗能睡眠模式能有效減少電源消耗。可穿戴設備的設計者比之前有更多MCU的選擇，32位比16位更有成本競爭力。為成本和功率敏感的MCU優化的ARM的Cortex-M系列32位處理器核心已經能預見到在可穿戴市場的成功。從超低功耗的Cortex-M0和 M0+到高性能的 Cortex-M7，ARM Cortex-M 系列可以提供能滿足不同需求的各種穿戴設備。基于ARM-Cortex-M系列的MCU如今許多廠商都可提供，包括德州儀器，和STMMicroelectronics，有著STM32 MCU巨大的生產線，包括STM32L1和L0 超低功耗MCU。

最后，一定要考慮到可穿戴設備中無數傳感器的電源管理。傳感器技術是加速可穿戴市場發展的催化劑。但是我們不能忘記傳感器的外圍電路。STMicro可用于有低功耗傳感器信號調理的可穿戴傳感器，它的QA4NP 低功耗四通道運算放大器，每通道只消耗580nA（在1.8V的電源供給下）。

以上只是對低功耗電源管理技術的管中窺豹，和產品協作來設計能滿足可穿戴市場超低功耗電源系統是激發這個市場的關鍵，有必要認識到超低功耗設備不僅對穿戴設備很重要，新的低耗技術對那些依賴電池供電和能量收集供電的應用也很重要。