TI带您揭秘电动口罩解决方案,加速产品上市

电动口罩类似新风系统,内部有一个风扇吸入外界空气,而外界空气会经过滤芯过滤后进入内部,用来解决长时间佩戴口罩的憋闷问题。同时,循环换气功能也能让即戴眼镜也佩口罩时镜片起雾问题得到改善。因此佩戴电动口罩,舒适性可以大大提高。

图 1: 不同形式的口罩

TI针对电动口罩市场,提供了一整套完整的解决方案。常见电动口罩的系统框图如下所示:

图 2: 电动口罩系统框图

锂离子电池充电解决方案

电动口罩通常采用单串小型锂离子电池供电,通过USB 接口对电池进行充电。针对此类系统配置,TI提供了高精度专用充电管理芯片BQ24040,典型应用框图如下所示:

图 3: BQ24040的典型应用框图

BQ24040是一款高度集成的、专为小空间可携带产品而设计的高精度大电流充电管理芯片。高达30V的输入电压范围使得电池不但可通过USB进行充电,还可以通过各种低成本的适配器对其安全充电而不会损坏。最大1A充电电流可以满足用户快速进行充电。优异的性能使得BQ24040广泛应用在智能手表、手环、蓝牙耳机、电动口罩等产品中。

BQ24040有如下特点:

  1. 低至10mA的精确充电电流控制;
  2. 全温度范围内高达1%的充电电压精度可显著延长电池寿命;
  3. 集成电池温度监测功能;
  4. 全面安全防护性能;
  5. 封装小至2mm*2mm;

电池保护方案

锂离子电池的不当使用会产生爆炸等安全风险,锂离子电池的保护对产品的安全性能有着至关重要的作用。针对单串低电压锂离子电池,TI推出了BQ2970低成本专用保护芯片。BQ2970提供针对锂离子/锂聚合物电池的保护功能,并且监控外部功率MOSFET,以便在高充放电电流时提供保护,包括过充保护、过放保护、充放电过流保护、短路检测。在正常模式运行中消耗的电流只有4µA,减少了电池的电量消耗。尺寸只有1.5mm*1.5mm*0.75mm,有利于减小电池包的体积。BQ2970的典型应用框图如下所示:

图 4: BQ2970参考原理图

BLDC风扇电机驱动

电动口罩的良好透气性源于其内部的循环风扇。一款高效静音的直流无刷风扇电机驱动将直接影响产品的用户体验。DRV10964是一款内部集成功率MOSFET的三相无传感器电机驱动器。它是专为高效率,低噪音和外围器件少的电机驱动应用而设计的。专有无传感器180°正弦控制方案提供超静音电机驱动性能。DRV10964包含智能锁检测功能,结合其他内部保护电路,确保安全运行。DRV10964采用热效率高的10针USON封装,带有外露的热垫。

图 5: DRV10964参考原理图

该款驱动芯片的主要特点有:

  1. 应用简单,外围器件少;
  2. 无霍尔传感器180˚三相正弦波驱动,最大支持500mA持续工作电流;
  3. 全面的保护功能:堵转、过流、过压、欠压、过热等;
  4. 超低静态电流,低至15uA;
  5. 封装小至3mm*3mm;

主控方案

MSP430FR211x系列是TI针对超低功耗、低成本的 MCU推出的具有强大功能的 16 位 RISC CPU,提供2KB~4KB的 FRAM 和1KB的SRAM。串行接口有UART和IrDA或SPI,集成了6位DAC和8通道10位ADC,具有12个GPIO口,其低功耗的优点和QFN24(3*3mm)的封装极适合应用于便携式设备。

图 6: MSP430FR211x的内部资源

TI丰富而全面的产品为用户提供了一站式的系统解决方案,可以极大地缩短电动口罩的研发上市时间,让我们携起手来,让呼吸变得更加健康和安全。

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