【導讀】可穿戴設備正逐步融入到我們的生活中，不僅在健康領域，在醫療護理，娛樂，安防以及金融等領域都可以見到它們的身影。在所有的應用中，電池的使用時間以及設備的尺寸是可穿戴設備需要考慮的地方。
對于設備的尺寸來說，應用中會要求主板具有小尺寸，主板上的元件也要盡量少，這意味著主板上的IC要有小封裝同時高度集成。比如當下比較流行的智能手環，通常主機的尺寸也就在20mmx20mm左右，在主機內的主板尺寸會更小，而電池包通常會占用主板的一面，其他元件貼在主板的另一面，這些元件的封裝都及其受限。
基于上述原因，CSP這種形式的封裝比較適合應用在可穿戴設備中，因為這種封裝具有小尺寸和低高度（見圖1）。
圖1: CSP形式的封裝
除了封裝，主板電路的優化設計也及其重要，高度集成會是減小主板尺寸的有效途徑。將功率元件及控制電路高度集成到IC中，會減少主板上元件的數量，從而減小主板的尺寸（見圖2）。
圖 2: 傳統方案 vs. 高度集成方案
對于高度集成的IC，靈活性會是很重要的特點。例如，對于高度集成的充電IC，各種充電參數都可以通過程序來控制，以適應不同的應用場景，這將提供很好的客戶體驗。如果IC集成I2C接口，這就給客戶提供了根據不同需求來管理充電，同時監控充電狀態和異常情況，這將極大提供IC的靈活性。
電池是可穿戴設備中及其重要的元件，充電IC負責給電池安全充電同時提供電池和負載之間的雙向功率控制。這樣，充電IC在給負載提供功率的同時，可以給電池充電，當負載功率超過輸入源功率的時候，電池可以給負載補充供電，以滿足負載的應用。通常，充電IC采用帶有輸入電壓環和輸入電流環的功率通路控制來實現上述功能（見圖3）。
圖3: 功率通路控制
采用功率通路之后，充電IC還可以提供電池放電保護，諸如過流保護以及電池欠壓保護。在應用中，如果系統失控，對系統進行復位操作就顯得極其重要，以防止不可以預期的損壞，功率通路也可以為充電IC提供系統復位操作，同時還能提供運輸模式，以降低運輸過程中的電池功耗。
可穿戴設備中的電池容量很小，通常在幾十mAh到一百多mAh之間，而客戶又期望電池有較長的時間時間，所以充電IC要有較低的靜態功耗以延長電池的使用時間。以70mAh的電池為例，如果要求使用3天，那么平均消耗電流要小于1mA。在只有電池連接到充電IC的應用中，小于10μA靜態電流對充電IC來說也是很大的挑戰，這是因為低靜態電流會影響系統處對負載瞬變的響應。
除了對充電電流，充滿電壓的精確控制之外，充電IC還要能夠提供電池過壓保護，監控電池的溫度，以及其他的安全保護措施。
應用于可穿戴設備中的理想充電方案應該具有小尺寸，低元件數，靈活的充電管理，以及可靠的保護措施。MPS提供這樣的理想充電方案----MP266x系列線性充電IC，其采用WCSP的緊湊封裝，同時高度集成，以及低于13μA的靜態電流。
總結
在可穿戴應用中，小尺寸和低靜態電流是對電池充電IC的重要考量，理想的充電IC應能夠達到這兩項要求，同時高度集成以及靈活的控制。來自MPS的MP266x系列線性充電IC是可穿戴應用中的卓越方案，該系列產品采用MPS業界領先的MOSFET和模擬工藝，詮釋了對可穿戴應用的優化設計。
來源：MPS，作者：Hank Cao, Applications Engineer
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