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如何解决可穿戴电子产品的功耗问题?

—— 访是德科技业务与市场拓展经理祝晓悦
作者:时间:2016-09-12来源:电子产品世界收藏

  智能可穿戴电子产品几乎可看作物联网应用的先驱。早在数年前,智能手表、等已经进入消费者的视野。随着应用细分,可穿戴电子产品在消费电子、医疗电子,甚至在军事领域中都有各自的探索。个人认为,由于消费电子的市场整体容量足够大,如果后续有新的技术突破点或创新点,未来前景一定好。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201609/296890.htm

  在市场和产品经过鱼龙混杂的阶段之后,少数好的品牌,逐步得到消费者的认可。而很大一部分在功能或特色上不突出的产品则渐渐无人问津。一项调查研究显示,消费者对于可穿戴电子设备最迫切的需求之一就是长的续航时间,而这也是业界一直头疼的主要技术难题。今天我们就来聊一聊,如何从续航能力上做出一款让消费者印象深刻的可穿戴电子产品。

  业务与市场拓展经理祝晓悦

  当然,降低设备功耗是一个系统的工作,不是改善某个芯片或者模块就能让系统整体的功耗做到最优。常见的手段有如下几点:

  1) 在需要的时候进入激活状态,其他大部分时间处于休眠的模式;

  2) 在休眠模式下的电流非常小,只有µA甚至nA的级别,某些芯片甚至达到pA级别;

  3) 为了提高能量转换效率,PDN(电源分配网络)必须具有很好的匹配度, 并且保证很小的纹波和噪声。

  休眠 激活

  为了保证智能可穿戴终端更长的待机时间,可以让设备或部分功能模块在需要的情况下激活,而在其他大部分情况下处于耗电量极低的休眠状态。在休眠状态下,芯片或功能模块的电流水平保持在非常低的水平;而在激活状态下,芯片或功能模块的电流需要维持正常的功能。下表列举了几个常见智能穿戴电子设备的通信芯片的信号水平。可以看到,激活状态下的电流可以达到休眠状态下的几万甚至几十万倍!这是一个巨大的动态范围。

  IoT 技术休眠电流激活电流

  NFC5 uA100 mA

  Bluetooth Low Energy100 nA26 mA

  为了更好地评估休眠模式下的电流/电压大小,测量仪器只能以更高的精度才能满足要求。这是一个测量难点——绝对幅度低。另一个难点是要在几万倍动态范围的电流信号之间进行快速的动态切换。要对这种大动态范围的切换进行测量,则给测量仪器提出了更高的挑战。

  综合以上两个难点,智能可穿戴电子设备对测量仪器的要求可以总结为:1)仪器本身的噪声低;2)大的动态范围;3)在各个量程之间能无缝切换;4)大带宽。

  (原安捷伦电子测量事业部)各种精度级别的测试方案能帮助您满足不同精度和带宽要求。具有专利的无缝量程切换功能让工程师能轻松面对超大动态范围,观察大信号的同时,也能洞察小信号的变化。

  典型配置方案:

  CX3300 (pA级别) 或 S系列10bit示波器+ 1:1探头 (uA级别) 或 N6705B (nA级别)

  方案简介

  CX3300系列电流波形分析仪

  · 最大带宽200MHz,捕捉快速变化

  · 电流测量范围从100pA 到 10A,高动态

  · 功率测量范围从10pW 到 400W,高动态

  · 14.1·英寸多点触控的触摸屏,像使用iPad一样感受测量仪器

  S系列示波器

  · 500MHz至8GHz

  · 10bit示波器,低噪声前端、超稳时基、硬件实现的信号处理

  · 专用的1:1探头,低至50uA

  N6705B 直流电流分析仪

  · 1至4路高性能电源输出或者电子负载

  · 集成数字电压表和电流表、带功率输出的任意波形发生器、电压/电流示波器等

  · 基础型模块的最高电压高达150V,最大电流20A,功率50W ~ 300W

  · 高性能模块的最高电压60V,最大电流50A,功率500W,电压编程实践<2ms

  · 精密型模块的最高电压60V,最大电流50A,功率500W,0.016%的电压输出精度

  · SMU源表模块,20V/3A,20W,双向限或四象限工作,低至nA级电流测量精度



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