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克服小型电池供电设备中的低静态电流设计挑战

来源:安德普电源科技有限公司作者:高频智能充电机发布时间:2019-11-01 09:21

 

得益于微型化,蓝牙通信和嵌入式处理技术的进步,现代助听器比以往任何时候都拥有更多功能,从流音乐到通过智能手机上的应用程序调节听力放大的功能。
 
 
但是,实现这些增强功能会产生成本:现代功能需要更多功能。功耗的增加对于设计助听器的工程师来说是一个挑战,主要是因为较旧的版本使用一次性锌空气电池。如图1所示,这些电池的电池寿命通常约为两周。但是,当您向助听器添加更多功能(例如让它们播放音乐)时,电池寿命可以减少到数小时。因此,工程师在下一代助听器设计中使用可充电锂电池(图2)。
 
 
图1:使用备用电池的传统助听器
 
 
图2:具有紧凑型外形和智能手机连接的下一代助听器
 
 
可充电锂电池通过多种方式增加了电源系统的复杂性,最重要的是如何安全,准确地为电池充电。使用两个助听器时,还有其他设计注意事项。由于左右耳机没有物理连接,因此无法同时用一根电缆为它们充电。结果,几乎所有新的助听器现在都配备了具有充电和存储功能的盒子。
 
 
该包装盒为每个耳机都有一个特定的插孔,以确保正确充电。耳机必须正确充电,因为可充电助听器通常为25mAh-75mAh,充电盒的容量为300mAh至700mAh。这意味着在需要为盒子充电之前,耳机将持续约24小时,并且充电周期约为10次。
 
 
有了充电盒,助听器设计人员现在可以考虑使用三种不同的锂电池:一个用于充电盒,另外两个用于耳机。电池充电器的选择在设计中起着重要作用。
 
 
同样重要的是要注意,通过电池充电(即,通过电池组为头戴式耳机电池充电)不像通过壁装电源插座充电那样简单,因为两个电池之间的电压差并不大。必须有内部电路来增强充电盒和耳机之间的电压差,以实现完全充电。随着电池放电,其电压逐渐下降。观察图3所示的放电曲线,当电池容量约为50%时,充电盒的电压约为3.6V。但这意味着,如果没有升压,即使充电盒中存储的能量足以为耳机完全充电,充电盒也只能为3.6V的耳机充电。
 
 
图3:锂离子电池的电池放电曲线样本;典型的平均点电压为3.6V,放电终止电压为3V(来源:“可充电电池的特性”)
 
 
在这种情况下,大多数工程师会考虑谨慎使用。谨慎的升压虽然有效,但通常会通过在电源架构中添加额外的升压和电感器组件来增加解决方案的尺寸和效率。
 
 
为了克服这些挑战,请考虑使用具有静态电流支持的便携式充电。例如,TI的BQ25619电池充电器和BQ25155线性充电器支持充电而无需外部升压。在助听器应用中,您可以将BQ25619放在充电盒中,将BQ25155放在每个耳机中。
 
 
此外,并非总是需要将充电盒的输出升压至5V。通过使用BQ25619的升压功能,可以增加所需的最小电压,以在充电盒和耳机电池之间留出足够的裕量。由于减小了电压差,因此减少了不必要的升压功率损耗,并且还提高了耳机充电效率。
 
 
BQ25155是耳机的理想选择,因为它的最低3.4V输入电压允许在不增加功率的情况下进行更长的充电,并且其43μA的静态电流会延长电池的运行时间。同时,BQ25619在工厂模式下的静态电流为7μA,可最大限度延长充电盒的使用寿命。 BQ25619的20mA充电终止电流使其能够为容量为7%的小电池充电。
 
 
好消息是这些好处不仅限于助听器:所有双电池设备系统(包括耳塞和可穿戴贴片)都将从这些创新中受益。 TI将在未来的设计中继续采用具有以下功能的双充电器配置:
 
 
为耳机和充电箱提供更有效的充电,同时提供电池监控和保护,并通过集成升压功能来减少总物料清单。仅需要一条通信线即可减少耳机和充电盒的针数。

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