可穿戴设备集成的功能越来越多，这对电源管理带来了诸多挑战。由于可穿戴设备内置电池容量通常偏小，而设备又需要长时间工作，因此功耗是此类设备一个关键的设计考虑因素。作为业界领先的半导体公司，ADI正努力响应技术和市场趋势，为可穿戴设计电源管理提供了针对性的解决方案。

 
开源节流提高可穿戴设备长续航
腾讯企鹅智库此前的一份用户调研报告显示，对于可穿戴设备用户关注最多的依旧是续航，44.4%的被调查者希望可穿戴设备的电池足够耐用。为什么用户对此类设备的续航如此看重？首先，可穿戴设备由于其“可穿戴”先天属性，在体积、重量方面需要设计得足够轻薄才能给用户带来良好的佩戴和使用体验。基于这个大前提，厂商压缩设备的内部空间成为必然选择，这使得此类设备内置电池容量通常非常小。
 

 

另一方面，从近年来可穿戴设备发展趋势来看，此类设备为增强竞争力、满足用户需求在不断做“加法”：越来越多的可穿戴产品设计具有更大和增强的彩色显示屏，不同的健康监测功能，例如24小时心律监测（HRM）、压力和睡眠监测，以及各种健身和运动追踪，如游泳、打高尔夫球等。此外，GPS和音乐选项在此类应用中呈现普及趋势，这些功能的实现对电池续航提出了极大考验。

 
而在新型电池技术未得到大规模商用的情况下，降低功耗、提升续航就需要厂商从设计入手“开源节流”。

低功耗电源转换是可穿戴设备长续航的关键
如上文所言，可穿戴设备在保持轻薄造型设计的前提下，迫使电子电路需要保持在极小的尺寸以内，而这也推动了包括电源管理IC在内的半导体解决方案的集成化趋势，功率器件的占板面积和封装应做到尽可能小。此外，高转换效率也是厂商一个关键的设计要素。
 
ADI公司推出的ADP5360正是适用于便携式医疗设备的高级PMIC。它将一个用于单一锂离子(Li-Ion)/锂聚合物(Li-Poly)电池充电的高性能线性充电器与一个可编程的超低静态电流电量计和电池保护电路、一个超低静态降压、一个升降压开关稳压器以及一个监控电路组合在一起，可用于监控输出电压。其电量计采用基于电压的算法，并报告实时电池充电状态(SOC)，以用于有超低静态电流的确可充电锂电池。
 

 

同时，ADP5360降压稳压器在强制脉宽调制(FPWM)模式下以1.0 MHz的开关频率运行。在迟滞模式下，该稳压器可在低输出功率下实现出色的效率。该器件的工作结温为−40℃到 +85℃，得益于采用晶圆级芯片规模封装(WLCSP)，ADP5360 32引脚尺寸仅为2.56mm × 2.56mm，非常适合手持消费类电子设备、手持医疗设备和可穿戴设备。

 
作为姊妹款， ADP5350则集成了一个用于单锂离子/锂离子聚合物电池充电的高性能降压调节器、一个电量计、一个用于LED背光照明的高度可编程升压调节器和三个150 mA LDO调节器。其电量计是一个节省空间的低功耗解决方案，非常适合可充电锂离
子电池供电设备，具备基于电压的电池SOC测量功能。此外，ADP5350低压差(LDO)调节器经优化可在低关断电流和静态电流下工作，从而延长电池寿命。
 
提高可穿戴产品使用体验，无线充电如何又快又安全？
除了上述手段外，充电快也是弥补可穿戴设备续航短板的方式之一。以智能手表为例，当前此类设备主要有触点充电和无线充电两种方面，后者逐渐在中高端智能穿戴产品中普及。而无线充电如果想要获得更高的充电无线功率传递，就需要发射器根据其接收器的需求以及两端之间的耦合系数，主动调节其输出功率。否则，接收器可能需要以热量的形式消耗多余的功率，影响用户体验的同时还有可能损害电池性能。
 
LTC4124是一款高性能100mA无线锂离子充电器接收器，它只需很少的外部组件即可构成一个完整的小型解决方案，适合于空间受限的应用。它与LTC4125（一款具有优化功率搜索和异物检测功能的无线功率发送器）配对使用，可创建一个安全高效的无线充电环境。
 

交流输入整流和直流轨电压调节

LTC4124与LTC4125 AutoResonant发送器配对使用

与LTC4124配对使用时，可将LTC4125全桥谐振驱动器转换为半桥驱动器，以利用更精细的搜索步长，从而使低功率接收器接收恰好足够的功率来为电池充电。当电池接近充满电的状态时，LTC4124进入恒定电压模式，使调节充电电流降低。而LTC4125将自动降低其功率传输水平，以匹配接收器的更低功率需求，有助于减少整个充电周期的功耗，使LTC4124充电器和电池保持较低温度。这种闭环方法可以让发射器输出功率始终匹配接收器的功率需求，从而提高了整体效率，使整个充电周期更加安全可靠。
 
结语
 
最新数据显示，可穿戴设备在今年第一季度的销售额创下历史新高，巨头玩家保持两位数的市场份额的同时，涌入的小品牌带来不同的解决方案也在推动市场增长。市场蓬勃发展的大背景下，可穿戴设备的续航是厂商不得不重视的隐忧。设计人员必须确定关键需求的优先级，并以优化电源管理实现最高效率的方式将它们集成到设备中，同时提供高效的充电解决方案，双腿并行让用户告别“续航焦虑”，以确保良好的综合用户体验。