該MCU在可穿戴需要處理一些繁重的計(jì)算工作，同時(shí)最大限度地降低功耗。幸運(yùn)的是，芯片供應(yīng)商有很多的經(jīng)驗(yàn)，在優(yōu)化這種權(quán)衡在移動(dòng)設(shè)備如手機(jī)和MP3播放器。技術(shù)如高時(shí)鐘速率來(lái)完成工作迅速，讓MCU迅速返回到低功耗的睡眠狀態(tài)，最大限度地降低靜態(tài)功耗，延長(zhǎng)電池壽命(見(jiàn)技術(shù)專區(qū)的文章“設(shè)計(jì)技術(shù)延長(zhǎng)鋰離子電池壽命“)。

還幫助設(shè)計(jì)工程師充分發(fā)揮他或她的功率預(yù)算都是無(wú)線連接技術(shù)，如藍(lán)牙智能和ZigBee。這些專門設(shè)計(jì)通過(guò)傳送快速脈沖串的數(shù)據(jù)，以便它們可以返回到低功耗睡眠模式迅速并通過(guò)限制傳輸范圍到大約10米以節(jié)省電力。藍(lán)牙智能，例如，不同于傳統(tǒng)的藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)采用異步射頻協(xié)議，不像大哥哥，不必保持不斷地“空氣”，以保持配對(duì) - 節(jié)省了寶貴的電池電量。

設(shè)計(jì)工程師還應(yīng)該知道，傳感器經(jīng)常穿戴式產(chǎn)品所用的類型可以表現(xiàn)出即使在相當(dāng)高的漏電流“停擺”，所以規(guī)定提出，要積極斷開(kāi)電源軌等設(shè)備與硬開(kāi)關(guān)，而不是僅僅允許他們斷電。

電源管理

盡管低功耗的芯片提供了陣列，開(kāi)發(fā)可穿戴式產(chǎn)品，體面的電池壽命還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有小事。事實(shí)上，電源管理可以造就一個(gè)產(chǎn)品。成功身打扮往往同時(shí)結(jié)合了流行的穩(wěn)壓器技術(shù)，成組的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的高效率與低輟學(xué)線性穩(wěn)壓器(LDO)的“干凈”的力量。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的效率在寬電壓和負(fù)載范圍，但電壓和電流漣波輸出與敏感的混合信號(hào)芯片，特別是硅的收音機(jī)造成嚴(yán)重破壞。通過(guò)將開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的輸出通過(guò)一個(gè)LDO，波動(dòng)變得平滑。由于LDO的效率是成正比的輸出電壓的輸入電壓劃分，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)確保開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的輸出(即LDO的輸入)，靠近LDO的輸出，延長(zhǎng)電池壽命。 LDO的下部的釋放電壓，越接近這些電壓可以匹配。

許多制造商提供電源模塊開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和一個(gè)或多個(gè)低壓降穩(wěn)壓器集成到單個(gè)芯片中。例子包括TI的TPS61130 - 它集成了一個(gè)500 kHz的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，LDO中產(chǎn)生兩個(gè)2.5至5.5 V(300和320 mA)的一個(gè)模塊輸出 - 與Maxim的MAX 1765，這又提供了兩種輸出，2.5-5.5 V (800 mA)的和2.85到可調(diào)(500 mA)的。欲了解更多信息，請(qǐng)參閱技術(shù)展區(qū)文章“功率模塊結(jié)合了效率與低噪聲輸出?！?/p>

產(chǎn)品如TI的TPS82740A拿東西，甚至進(jìn)一步;該模塊是專門為照顧身打扮的電力需求，如智能手表。該公司提供的裝置中的“MicroSIP”(系統(tǒng)級(jí)封裝)，其中包括在一個(gè)封裝，僅6.7平方毫米的體積的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，電感器，和輸入/輸出電容器。無(wú)需外部元件，使得TPS82740A適用于空間受限身打扮(圖2)是不錯(cuò)的選擇。

德州儀器(TI)MicroSIP包裝的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器圖片

圖2：TI的MicroSIP包裝的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器尺寸僅為6.7平方毫米，無(wú)需外部元件。

雖然TPS82740A沒(méi)有結(jié)合的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，LDO，而不是僅僅采用降壓(“降壓”)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的服務(wù)，TI聲稱輸出幾乎無(wú)波動(dòng)，不擾亂敏感電路。一種巧妙的特技該模塊起著是恢復(fù)到100%的占空比，當(dāng)輸入電壓接近輸出電壓(有效模仿一個(gè)LDO)。模塊的工作從2.2-5.5 V配合200mA的最大輸出電流的輸入電壓范圍。

圖3示出一個(gè)可穿戴產(chǎn)品采用TPS82740A的示意圖。一個(gè)常見(jiàn)的電壓用于在MCU，無(wú)線電和傳感器。該MCU是直接連接到開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出，因此總是供電。該傳感器連接到一個(gè)集成負(fù)荷開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)用戶請(qǐng)求數(shù)據(jù)，從而節(jié)省功率是閉合的輸出。

電源原理圖在身打扮應(yīng)用圖片

圖3：在一身打扮應(yīng)用電源的原理圖。傳感器被關(guān)閉在不使用時(shí)，以限制泄漏電流和節(jié)省電力。 (德州儀器提供)

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的一個(gè)缺點(diǎn)是效率尾巴遠(yuǎn)離在低負(fù)載。這可能會(huì)損害電池壽命如果不加以控制，因?yàn)榭纱┐魇疆a(chǎn)品通常會(huì)花很長(zhǎng)時(shí)間在低功耗的“休眠”或“待機(jī)”模式，幾乎不需用戶干預(yù)。芯片制造商已經(jīng)解決的由任一改變開(kāi)關(guān)頻率，跳躍脈沖，或者甚至懸浮劑操作共直到該輸出電壓低于一定的閾值的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器在低負(fù)載這一缺點(diǎn)。所有這些技術(shù)旨在降低開(kāi)關(guān)損耗而變得更加顯著為負(fù)載降低(見(jiàn)技術(shù)專區(qū)文章“使用PFM提高開(kāi)關(guān)DC / DC穩(wěn)壓器效率，在低負(fù)荷”)。

TI采用專有技術(shù)，該公司稱之為DCS控制(“直接控制的無(wú)縫過(guò)渡到省電模式”)在TPS82740A。在高負(fù)載電流時(shí)，開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器以準(zhǔn)固定頻率脈寬調(diào)制(PWM)模式。最大開(kāi)關(guān)頻率為1.7兆赫。當(dāng)負(fù)載電流減小，所述模塊通過(guò)線性改變開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)入功率節(jié)省模式。在極輕負(fù)載時(shí)，該模塊生成單開(kāi)關(guān)脈沖來(lái)壯大電感電流和充電輸出電容，返回到360 nA的靜態(tài)電流消耗模式，直到輸出電壓低于設(shè)定的閾值。

在設(shè)計(jì)身打扮是艱難的，制造商提供專門設(shè)計(jì)的低功耗芯片和豐富的工程咨詢，使生活的工程師更容易一些。好消息是，消費(fèi)者已經(jīng)采取的一大途徑身打扮;因此利潤(rùn)豐厚的獎(jiǎng)勵(lì)等待著跟隨在Garmin公司，阿迪達(dá)斯，企業(yè)，和Fitbit的腳步與盟軍巧妙的智能手機(jī)應(yīng)用程序高效，實(shí)用的監(jiān)控產(chǎn)品。

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