東芝智能手表設(shè)計(jì)方案

隨著物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，科技潮流逐漸向生活中每個(gè)群體蔓延，尤其是直觀交互的便攜式穿戴設(shè)備最是得到認(rèn)可。智能手表不僅擁有和傳統(tǒng)機(jī)械手表一樣時(shí)尚的外觀，而且還具備類(lèi)似于手機(jī)一樣的交互界面，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)人體健康數(shù)據(jù)和對(duì)外界信息的響應(yīng)傳達(dá)，深得人們喜愛(ài)。

東芝半導(dǎo)體作為行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的半導(dǎo)體和解決方案供應(yīng)商，公布了其智能手表設(shè)計(jì)方案，如下圖所示：

圖1. 東芝智能手表總體設(shè)計(jì)框架圖

此方案由電源管理系統(tǒng)和控制管理系統(tǒng)兩部分組成。首先對(duì)于電源管理系統(tǒng)提供了兩個(gè)通道的電源輸入，其一是可移動(dòng)電池電源，其二是外接USB有線電源。電池管理芯片承接著整個(gè)手表系統(tǒng)能源的輸送管理，其重要性不言而喻，因此在設(shè)計(jì)方面上要足夠重視。

圖2. 電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖

為避免浪涌產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)下級(jí)電子器件造成損壞，+5V的USB直流電源首先需要經(jīng)過(guò)瞬態(tài)抑制二極管，此瞬態(tài)抑制二極管需具備高靜電脈沖吸收、低鉗位電壓抑制靜電能量等功能特性，東芝半導(dǎo)體DF2B6M4SL、DF2B6M4BSL、DF2B20M4SL、DF2B5BSL、DF2B5PCT、DF2B7PCT等器件可滿足以上要求。

通過(guò)瞬態(tài)抑制二極管后會(huì)接入負(fù)載開(kāi)關(guān)（電子保險(xiǎn)絲或者由N溝道MOSFET+柵極驅(qū)動(dòng)IC構(gòu)成的負(fù)載開(kāi)關(guān)電路），電子保險(xiǎn)絲推薦使用通過(guò)IEC 62368-1認(rèn)證的東芝的TCKE8系列的TCKE800NA/NL、TCKE805NA/NL、TCKE812NA/NL和TCKE7系列的TCKE712BNL產(chǎn)品。

N溝道MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)IC推薦使用東芝的TCK4xx系列，例如TCK401G/402G、TCK420G/421G等，此器件具備寬工作電壓和過(guò)壓鎖定等特性。電源管理芯片將處理后的能源連接肖特基勢(shì)壘二極管供給到移動(dòng)電池中進(jìn)行能源存儲(chǔ)，這里推薦使用東芝半導(dǎo)體生產(chǎn)的CTS05S30進(jìn)行設(shè)計(jì)參考，其具備低功率損耗和快速切換的功能，能夠友好的輔助電路的運(yùn)行。

同理，使用可移動(dòng)電池給整個(gè)系統(tǒng)供電時(shí)，需要一個(gè)小信號(hào)MOSFET和一個(gè)N溝道MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)IC來(lái)管理電池取電，小信號(hào)MOSFET推薦使用N溝道的SSM3K16CTC，它具備低導(dǎo)通電阻和低電壓運(yùn)行的特性。

微控制器（以下簡(jiǎn)稱MCU）利用通信接口與傳感器交互數(shù)據(jù)，為了確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，中間會(huì)加入運(yùn)算放大器來(lái)增強(qiáng)信號(hào)，東芝的TC75S102F、TC75S67TU具有低電流損耗、低電壓工作、低噪聲等特性，推薦使用。同時(shí)為了保證控制系統(tǒng)的供電穩(wěn)定，推薦接入TCR15AG、TCR13AG、TCR8BM、TCR5BM、TCR5RG、TCR3RM、TCR3U、TCR2L、TAR5系列線性穩(wěn)壓器。上述LDO均具備低壓差、高電源抑制比、低電壓噪聲、低電流損耗的特性。

為了減少排線提高可靠性降低噪聲，通常需要將并行通信轉(zhuǎn)為串行通信。東芝TC358774XBG、TC358767AXBG、TC358768AXBG、TC358746AXBG等橋接芯片可以實(shí)現(xiàn)不同接口電路之間的連接，提高器件的選擇范圍從而減低成本。

圖3. 脈沖探測(cè)電路原理圖

最后脈沖傳感器（心率傳感器）的發(fā)光裝置需要使用雙極晶體管來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行增益，這里推薦使用東芝2SC6026CT、2SA2154CT等器件，因其具備集電極發(fā)射極飽和電壓低特性，在電路中適配效果極佳。

以上東芝半導(dǎo)體提供的解決方案為智能手表設(shè)計(jì)方案重要的組成部分之一，如應(yīng)用軟件信息的交互，還需要額外的系統(tǒng)電路來(lái)完成操作系統(tǒng)的通信管理。

東芝半導(dǎo)體提供完善的智能手表解決方案極具參考價(jià)值，可以幫助企業(yè)從設(shè)計(jì)到落地的加速運(yùn)行，同時(shí)東芝半導(dǎo)體為客戶提供一站式服務(wù)，小至器件選型、模塊整合，大到系統(tǒng)架構(gòu)、產(chǎn)品落地，服務(wù)至上，虔誠(chéng)以待。如需更多的幫助，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)東芝半導(dǎo)體官方網(wǎng)站，開(kāi)啟您的產(chǎn)品開(kāi)拓之路。

關(guān)于東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社

東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社是先進(jìn)的半導(dǎo)體和存儲(chǔ)解決方案的領(lǐng)先供應(yīng)商，公司累積了半個(gè)多世紀(jì)的經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新，為客戶和合作伙伴提供分立半導(dǎo)體、系統(tǒng)LSI和HDD領(lǐng)域的杰出解決方案。

東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社十分注重與客戶的密切協(xié)作，旨在促進(jìn)價(jià)值共創(chuàng)，共同開(kāi)拓新市場(chǎng)，期待為世界各地的人們建設(shè)更美好的未來(lái)并做出貢獻(xiàn)。