MLCC naudojimas išmaniuosiuose laikrodučiuose: energijos tiekimo ir signalų savybių užtikrinimas

I. Projekto kontekstas: Išmaniųjų laikrodžių maitinimo sistemų iššūkiai

Išmanieji laikrodžiai, kaip itin integruoti nešiojami įrenginiai, turi užtikrinti sudėtingas funkcijas, tokias kaip „Bluetooth“ ryšys, jutikliniai ekranai, širdies ritmo stebėjimas ir GPS sekimas, itin kompaktiškame korpuse. Tarp svarbiausių inžinerinių iššūkių yra energijos tiekimo stabilumo palaikymas ir radijo dažnių signalo vientisumo išsaugojimas visose posistemėse.

II. Daugiafunkcinis MLCC vaidmuo išmaniuosiuose laikrodžiuose

MLCC yra universalūs komponentai išmaniųjų laikrodžių spausdintinėse plokštėse:

• Kaip elektros linijų filtrai, jie slopina triukšmą ir trumpalaikius įtampos svyravimus;
• RF moduliuose jie užtikrina varžos suderinimą švariam signalo perdavimui;
• PMIC išėjimo etapuose jie siūlo atjungimą, kad sumažintų viršijimą ir tarpusavio trukdžius.

Dėl kompaktiško dydžio ir didelio patikimumo MLCC yra plačiausiai naudojami pasyvieji komponentai išmaniuosiuose laikrodžiuose. Viename išmaniajame laikrodyje gali būti daugiau nei 250 MLCC, daugiausia 0402, 0201 ar net ultraminiatiūrinių 01005 dydžių.

III. Atvejo analizė: MLCC naudojimas kuriant stabilią energijos architektūrą

Vykdant projektą, kuriuo buvo siekiama optimizuoti populiaraus Europoje išmaniojo laikrodžio prekės ženklo maitinimo architektūrą, pradinis dizainas turėjo triukšmo šuolius DC-DC keitiklio išėjime, dėl kurių BLE ryšys buvo nestabilus. Inžinierių komanda pasirinko šią MLCC optimizavimo strategiją:

• Pridėtas trijų kondensatorių atjungimo tinklas (1 μF, 100 nF, 10 nF), naudojant X5R MLCC, kad būtų galima aprėpti plačią dažnių juostą;
• Į BLE maitinimo kelią įvestas 1 μF MLCC su C0G dielektriku, siekiant pagerinti aukšto dažnio atsaką;
• Pertvarkytas PCB išdėstymas, kad MLCC būtų arčiau PMIC ir BLE maitinimo kontaktų, taip sumažinant parazitinį induktyvumą.

Ši optimizacija sumažino BLE ryšio klaidų lygį nuo 8 % iki mažiau nei 0,5 % ir žymiai stabilizavo energijos suvartojimą budėjimo režimu.

IV. Signalo vientisumo gerinimas: MLCC RF moduliuose

2,4 GHz radijo dažnių keliuose labai svarbus MLCC pasirinkimas. Netinkami dielektrikų tipai arba talpos vertės gali sukelti signalo iškraipymus, didelį VSWR arba varžos neatitikimą.

Sėkmingi dizainai atitinka šias taisykles:

• Dažniams >1 GHz naudoti C0G MLCC, kad būtų užtikrintas šiluminis stabilumas;
• Taikykite S parametro modeliavimą, kad tiksliai sureguliuotumėte atitikimo vertes (pvz., 0,8 pF, 1,2 pF);
• Rinkitės ne didesnes nei 0402 talpos pakuotes, kad sumažintumėte parazitinį poveikį.

V. Ateities tendencijos: itin miniatiūriniai ir įterptieji daugiasluoksniai kompiuteriai (MLCC)

Išmaniųjų laikrodžių formai susitraukus žemiau 10 mm storio, MLCC tiekėjai žengia į priekį keliomis kryptimis:

• Didelės talpos MLCC 01005 ir net 008004 paketuose
• Sukrauti daugiasluoksniai konteineriai (MLCC), skirti dideliems pajėgumams užtikrinti ankštose erdvėse
• Įterptoji MLCC technologija, kondensatorių integravimas į modulius arba lustų paketus

Šios inovacijos gerokai padidins naujos kartos nešiojamųjų įrenginių dizaino lankstumą ir sistemų integraciją.

MLCC | Nešiojamųjų įrenginių energijos valdymas | Aukšto dažnio keraminiai kondensatoriai