可穿戴智能手環(huán)的電磁兼容設計方案
可穿戴產(chǎn)品正在改變著人們的生活,其中智能手環(huán)是可穿戴設備中最流行的產(chǎn)品,受到了白領消費者的廣泛熱捧。通過這款手環(huán),用戶可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實時數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)與手機、平板、ipod touch同步,起到通過數(shù)據(jù)指導健康生活的作用。市面上銷售的手環(huán)產(chǎn)品也是種類繁多,作為服務生活的便攜式產(chǎn)品,手環(huán)的質(zhì)量、穩(wěn)定性、電磁兼容性能受到人們了極大的關注。
智能手環(huán)產(chǎn)品在日常使用過程中就經(jīng)常遇到以下電磁兼容干擾問題,困擾著人們對手環(huán)的使用:
1、手機等通訊設備不能很順利的與手環(huán)通過藍牙連接,進行數(shù)據(jù)傳輸通信;
2、內(nèi)部加速度傳感器在高頻電磁場環(huán)境下受到高頻電磁干擾,計步不準確;
3、智能手環(huán)內(nèi)置電池,在電量不夠時需要充電,但充電接口由于對外裸露容易遭受靜電等干擾而損壞。
因此,作為智能手環(huán)的硬件設計人員,在產(chǎn)品研發(fā)過程中必須要進行電磁兼容設計。
智能手環(huán)電磁兼容濾波設計要點
產(chǎn)品對外充電端口需要進行防護濾波設計,增強接口的防靜電能力,同時抑制干擾對后級電源的影響。建議增加的電路設計如下圖所示,其中電源端口TVS管為BV05C,磁珠選型為BLM0402-600;
由于運動量的采集采用小、薄、低功耗的三軸分辨率加速器傳感器,該傳感器集成度高,極易受到干擾影響,在設計時需對模擬電源進行濾波設計,針對模擬電源需要采取高頻磁珠和高頻電容濾波,最好采取PI型濾波方式;
磁珠=FBMA-11-100505-121A10T;FBMA-10-100505-600T
手環(huán)通常采用超低功耗處理器芯片,數(shù)據(jù)運算量非常小,通過藍牙芯片與移動設備進行通訊。藍牙芯片電路設計時,要防止其它高頻雜散的串擾,影響藍牙的通信,需要針對藍牙電源進行濾波設計,采取高頻磁珠以及電容進行高頻干擾濾波處理;建議濾波設計電路如下:磁珠=FBMA-10-100505-600
輸出電路需要一個π形電路(起到阻抗匹配的作用),需要根據(jù)實際情況在三個位置上增加電容或者電感,把阻抗調(diào)整到中心點,達到最大的功率輸出效果。
智能手環(huán)電磁兼容濾波PCB設計要點
智能手環(huán)體積較小,PCB上布局比較緊湊,但器件布局也需要滿足電磁兼容設計要求。設計時需要特別注意布局的順暢,電源變換芯片、CPU模塊、藍牙模塊、傳感器電路分開布局,不能相互串擾,同時注意電源變換模塊、藍牙模塊與傳感器模塊盡量分開保持一定距離。
PCB單板上,需要區(qū)分數(shù)字地區(qū)域、模擬地區(qū)域、射頻地區(qū)域,可以不分地設計或分地設計并通過0歐電阻進行連接,同時對應的數(shù)字、模擬、射頻電路分別參考對應的地平面,減小相互耦合干擾。分地設計時特別注意不能有信號布線跨地分割,否則會導致走線環(huán)路較大,容易受到外部高頻干擾。
其他方面,在單板PCB設計時,注意板邊鋪設地網(wǎng)絡,信號內(nèi)縮,減小靜電從結(jié)構(gòu)縫隙耦合至單板的干擾,提高單板的敏感度。
智能手環(huán)電磁兼容結(jié)構(gòu)設計要點
結(jié)構(gòu)設計注意密閉性,注意按鍵的同時增大單板與結(jié)構(gòu)件之間的間距,對結(jié)構(gòu)件放電時不會作用至單板,間接提高了單板的放靜電能力。
通過從濾波、防靜電、PCB布局、分地、布線等幾個方面進行電磁兼容設計考慮,這樣才能提升智能手環(huán)的質(zhì)量,穩(wěn)定性!在實際應用中才能更加可靠,不受干擾,不易損壞,才能真正成為我們的生活中的健康助手!
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