智能手表-可穿戴設(shè)備 PCB 的低功耗設(shè)計(jì)
來(lái)源:捷配
時(shí)間: 2025/10/13 08:58:52
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智能手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)等可穿戴設(shè)備的 “續(xù)航焦慮”,是用戶(hù)最核心的痛點(diǎn)之一 —— 某品牌運(yùn)動(dòng)手環(huán)因 PCB 功耗過(guò)高(整機(jī)功耗 80mW),500mAh 電池僅 3 天就耗盡;某智能手表雖宣稱(chēng)續(xù)航 7 天,但開(kāi)啟心率監(jiān)測(cè)后僅能堅(jiān)持 4 天,用戶(hù)被迫頻繁充電。可穿戴設(shè)備的續(xù)航瓶頸,很大程度上源于 PCB 的功耗控制不足:普通設(shè)計(jì)中,電源轉(zhuǎn)換效率≤85%,休眠電流超 10μA,無(wú)線(xiàn)傳輸模塊單次喚醒功耗達(dá) 200mW,這些細(xì)節(jié)疊加導(dǎo)致續(xù)航縮水。要實(shí)現(xiàn) “14 天續(xù)航” 的突破,PCB 需從 “元件選型、電源管理、功耗模式” 三方面構(gòu)建低功耗體系。

首先是納安級(jí)超低功耗元件的精準(zhǔn)搭配??纱┐髟O(shè)備的功耗核心來(lái)自 MCU、傳感器與無(wú)線(xiàn)模塊:選用 STM32L0 系列 MCU(靜態(tài)電流 0.2μA),比傳統(tǒng) MCU(10μA)降低 98% 待機(jī)功耗;心率傳感器優(yōu)先用 Maxim MAX30102(工作電流≤50μA),血氧檢測(cè)時(shí)僅啟動(dòng) 100ms,單次采集功耗控制在 0.005mWh;無(wú)線(xiàn)模塊采用 LoRa 芯片 SX1262(休眠電流 0.5μA),每天傳輸 1 次數(shù)據(jù)(耗時(shí) 8 秒,功耗 50mW),無(wú)線(xiàn)部分日均功耗僅 0.0014mAh。某智能手表通過(guò)元件優(yōu)化,整機(jī)功耗從 80mW 降至 25mW,500mAh 電池續(xù)航從 4 天延長(zhǎng)至 9 天。
其次是高效電源管理的細(xì)節(jié)優(yōu)化。傳統(tǒng) PCB 的電源轉(zhuǎn)換效率低,是續(xù)航的隱形損耗:采用 “LDO+DC-DC” 混合供電架構(gòu) ——MCU 與傳感器用 TI TPS799 LDO(效率≥90%,紋波≤10mV),保證微弱信號(hào)采集穩(wěn)定;無(wú)線(xiàn)模塊用 TI TPS5430 DC-DC(效率≥95%),減少大電流傳輸損耗,整體電源轉(zhuǎn)換效率提升至 92%;在 PCB 電源線(xiàn)路設(shè)計(jì) “動(dòng)態(tài)調(diào)壓” 電路,根據(jù)功能切換自動(dòng)調(diào)整電壓(如休眠時(shí) 3.0V,監(jiān)測(cè)時(shí) 3.3V),額外降低 15% 功耗。某運(yùn)動(dòng)手環(huán)通過(guò)電源優(yōu)化,電源轉(zhuǎn)換損耗從 15% 降至 8%,續(xù)航從 3 天延長(zhǎng)至 7 天。
最后是 **“深度休眠 - 喚醒” 的智能功耗模式 **。可穿戴設(shè)備多數(shù)時(shí)間處于閑置狀態(tài),需通過(guò)模式切換控制功耗:設(shè)計(jì) “三級(jí)功耗模式”—— 深度休眠(僅保留實(shí)時(shí)時(shí)鐘,功耗≤0.5μA)、輕度休眠(傳感器間歇性工作,功耗 5μA)、工作模式(全功能運(yùn)行,功耗 25mW)。以智能手表為例,每 30 分鐘喚醒 1 次心率監(jiān)測(cè)(耗時(shí) 30 秒),夜間 10 點(diǎn)至次日 6 點(diǎn)進(jìn)入深度休眠,日均功耗可降至 0.02mAh,500mAh 電池續(xù)航突破 14 天。某用戶(hù)實(shí)測(cè)顯示,優(yōu)化后的手表在正常使用下,12 天剩余電量仍有 15%,徹底擺脫充電焦慮。
針對(duì)可穿戴設(shè)備的續(xù)航痛點(diǎn),捷配推出低功耗 PCB 解決方案:元件選型支持 STM32L0 MCU+SX1262 LoRa 模塊,靜態(tài)電流≤0.5μA;電源管理采用 LDO+DC-DC 混合架構(gòu),轉(zhuǎn)換效率≥92%;支持 “三級(jí)功耗模式” 設(shè)計(jì),日均功耗≤0.02mAh。同時(shí),捷配通過(guò)功耗模擬測(cè)試,確保 500mAh 電池續(xù)航可達(dá) 14 天以上;采用超薄基材(厚度≤0.2mm),不影響設(shè)備輕量化設(shè)計(jì)。此外,捷配支持 1-4 層可穿戴 PCB 免費(fèi)打樣,48 小時(shí)交付樣品,批量訂單可提供功耗測(cè)試報(bào)告,助力客戶(hù)打造長(zhǎng)續(xù)航可穿戴產(chǎn)品。

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