MLCC в дизайна на смарт часовници: осигуряване на интегритет на захранването и сигнала

I. Проектна основа: Предизвикателства в енергийните системи на смарт часовниците

Смарт часовниците, като високоинтегрирани носими устройства, трябва да осигуряват сложна функционалност – като Bluetooth свързване, докосвателни дисплеи, мониторинг на пулса и GPS проследяване – в изключително компактна конструкция. Сред най-належащите инженерни предизвикателства са поддържането на енергийната стабилност и запазването на интегритета на RF сигнала в подсистемите.

II. Многофункционалната роля на MLCC в смарт часовниците

MLCC служат като универсални компоненти на платките на смарт часовниците:

• Като филтри за захранващи линии, те потискаха шума и преходни напрежения;
• В RF модулите, те осигуряват съгласуване на импеданса за чиста предаване на сигнали;
• В изходните етапи на PMIC, те осигуряват декапацитивно свързване, за да се намали преходното напрежение и взаимното влияние.

Благодарение на своя компактен размер и висока надеждност, MLCC кондензаторите са най-често използваните пасивни компоненти в умните часовници. Един умен часовник може да включва повече от 250 MLCC кондензатора, предимно в размери 0402, 0201 или дори ултра миниатюрни 01005.

III. Анализ на случай: Използване на MLCC кондензатори за изграждане на стабилна архитектура на захранването

В един проект за оптимизация на архитектурата на захранването за популярна марка умни часовници в Европа, първоначалният дизайн страдаше от смущения в изхода на DC-DC преобразувателя, което причиняваше периодична нестабилност в BLE комуникацията. Инженерният екип приложи следната стратегия за оптимизация с MLCC кондензатори:

• Добави три-кондензаторна разделителна мрежа (1μF, 100nF, 10nF), използвайки X5R MLCC кондензатори, за покриване на широк честотен диапазон;
• Въведе 1μF MLCC кондензатор с диелектрик C0G в захранващия път на BLE за подобряване на високочестотния отговор;
• Преосмисли изработката на PCB, за да постави MLCC кондензаторите по-близо до PMIC и клемите за захранване на BLE, намалявайки паразитната индуктивност.

Тази оптимизация намали процентът на грешки в BLE комуникацията от 8% до под 0.5% и значително стабилизира консумацията на енергия в режим на изчакване.

IV. Подобрена цялостност на сигнала: MLCC в RF модули

В RF пътищата на 2.4 GHz изборът на MLCC е критичен. Неподходящи типове диелектрик или стойности на капацитивност могат да доведат до изкривяване на сигнала, висок VSWR или несъответствие на импеданса.

Успешни проекти следват тези правила:

• Използвайте MLCC от тип C0G за честоти над 1 GHz, за да се осигури термична стабилност;
• Прилагайте S-параметърно симулиране, за да настроите стойностите на съгласуване (напр. 0.8 pF, 1.2 pF);
• Избирайте корпуси, не по-големи от 0402, за минимизиране на паразитните ефекти.

V. Бъдещи тенденции: Ултра миниатюрни и вградени MLCC

Докато факторите за форма на смарт часовниците се свиват под 10 mm дебелина, доставчиците на MLCC развиват технологиите в няколко посоки:

• MLCC с висока вместимост в корпуси 01005 и дори 008004
• Наслоени MLCC за осигуряване на голям капацитет в ограничени пространства
• Вградена MLCC технология, интегрираща кондензатори в модули или чип пакети

Тези иновации значително ще подобрят гъвкавостта на дизайна и системната интеграция в носимите устройства от следващо поколение.

MLCC | Управление на захранването на носими устройства | Високочестотни керамични кондензатори