טכנולוגיה לבישת עברה מעבר לטרכי כושר פשוטים וצופים חכמים לתוך מערכת אקולוגית מתרחבת במהירות של צגים בריאות, משקפי מציאות מוגברת, בגדים חכמים, ומכשירים רפואיים מושתלים. בלב כל מכשיר שמושך כוח משקע קיר - בין אם לטעינה או פעולה ישירה - הוא שינוי חומרים נוכחיים (AC) כדי לכוון הנוכחי (DC) הופך להיות קל יותר, ומאפיין יותר, כי הוא חייב לחקור את הטכניקות מתקדמות של תחזוקה, או לחץ על ידי לחיצה על ידי שימוש, או לחץ על ידי שימוש, או לחץ דם, או לחץ על ידי שימוש, או לחץ על ידי שימוש חלקי, או לחץ על ידי שימוש חלקי, או לחץ על ידי שימוש, או לחץ על ידי שימוש קבוע של חומרים מתקדמים, כדי ליעילות נוכחי (C, כדי ליעילות נוכחי (AC) כדי לכוון יעיל הנוכחי (DC) כדי לכוון את יעילות נוכחי (DC) כדי לכוון הנוכחי (DC) כדי לכוון הנוכחי (DC) כדי לכוון הנוכחי, כדי לכוון הנוכחי (DC) כדי לכוון נכון לעכשיו, או לחץ על מנת להפעיל את התקני בטיחות נוכחית, כדי לכוון הנוכחי, כדי ליעילות נוכחית (DC) כדי לכוון נכון יותר, כדי לכוון את התקני בטיחות מתקדמים יותר, או לחץ על מנת להפעיל את יעילות נוכחית, או לחץ דם,

אתגרים נוכחיים ב-Miniaturizing AC-DC Converters for Wearables

עיצוב ממיר AC-DC קומפקטי למכשיר בעל יכולת ללבוש מציג קבוצה ייחודית של מכשולים הנדסיים.בניגוד לאספקת חשמל תעשייתית או רכב, עונדים מטילים מגבלות חמורות על נפח, משקל, וניתוק תרמי.

ניהול עשיר בחללים מוגבלים

ממירי AC-DC מסורתיים מסתמכים על תנורי חום ומעריצים כדי לנתק חום שנוצר על ידי החלפת הפסדים של טרנסיסטורים כוח ורכיבים מגנטיים.במכשיר לביש, אזור פני השטח הזמין לפירוק חום מוגבל מאוד, והמכשיר לעתים קרובות נמצא במגע הדוק עם העור של המשתמש. טמפרטורות גבוהות לא רק ממרכיבים חיים, אלא גם ליצור אי נוחות או בטיחות אפילו סיכון מיני.

שמירה על יעילות גבוהה בצמצם את גודל

יעילות וגודל קשורים באופן הפוך בעיצובים רבים של המרת חשמל.רכיבים קטנים בדרך כלל יש התנגדות גבוהה יותר ומסה תרמית נמוכה יותר, הגדלת אובדן התנהגות. Achieving efficiencies מעל 90% בחבילה שתופסת רק כמה סנטימטרים מעוקבים הוא הישג הנדסי משמעותי.הפסדים שהיו רשלנות במגף שולחן העבודה להיות קריטי כאשר הממיר חייב להתאים בתוך שעון חכם או זוג חכם של משקפיים חכמים.

תאימות אלקטרומגנטית (EMC) ב Dense Layouts

מכשירים לבישים לארוז מספר רב של רדיו (כחול, Wi-Fi, NFC) וחיישנים אנלוגיים רגישים לתוך מתחם זעיר.המעבר גבוה ב- AC-DC ממיר יכול לייצר הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) המקטין ביצועים אלחוטיים או משחית מדידות פיזיולוגיות.מגן וסינון פתרונות להוסיף גודל ועלויות, כך מעצבים חייבים לחדש כדי לדכא את EMI במקור ללא רובה.

סודיות ומכנית

לבישים כפופים לתנועה תכופה, השפעה, ולחץ סביבתי.מפרקים מוכרים, מחברים, ליבות מגנטיות חייבים לעמוד בשרירים וברכיבי אופניים בטמפרטורה.באותו זמן, הממיר חייב לעמוד בסטנדרטים בטיחותיים קפדניים (למשל, IEC 62368 עבור אודיו / וידאו וציוד IT) ודרישות בידוד ברמה רפואית עבור צגים רפואיים.

מגמות נהיגה מובילות ל-Creversion Miniaturization

כדי להתגבר על האתגרים הללו, חוקרים ויצרנים המרכיבים הם רודף מספר נתיבים מקבילים.המגמות המשפיעות ביותר כרוכות בחומרים חדשים, אסטרטגיות אינטגרציה וגורמים ליצירת גורמים שמשנים באופן יסודי כיצד ממירי AC-DC מתוכננים.

ראשי > Advanced Wide-Bandgap Semiconductors: GaN ו- SiC

חומרים רחבים פסים כגון רייום nitride (GaN) ו סיליקון carbide (SiC) יש גם אלקטרוניקה כוח מהפכה אלקטרוניקה במהלך העשור האחרון, בהשוואה לסיליקון מסורתי, GaN FET מציעים נמוך יותר על עמידת שטח וכיסוי שער, המאפשר מעבר גבוה יותר (בטווח המגנץ) תוך שמירה על יעילות גבוהה יותר באופן ישיר להפחית את גודלם של תאים מגנטיים פחות (NF) עבור פחות מ-Fcrevcrelimates) עבור פחות מ-iFercretives (מחדש) ו-iFD) עבור פחות מ-CDC) עבור פחות מ-iFDV3 רכיבים חשמליים (מחדשני פחות מ-Halcrelimates) ו-Hal פחות מ-Hal פחות מ-iFercrelimates) עבור פחות מ-Fercrelimates) עבור פחות גבוה יותר (מחדשניכות פחות גבוה יותר (מחדשניכות פחות גבוה יותר (מחדשני חשמל מופעלים (מחדשני חשמל מופעלים (בטווח חשמליות (בטווח גבוה יותר (בטווח חשמליות) עבור פחות גבוה יותר (בטווח גבוה יותר (בטווח גבוה יותר (

דוגמה: GaN- Based Fiters for Smartwatches

כמה מטען OEM עכשיו ספינה GaN-enabled AC-DC אדמירטורים כי הם 30-50% קטן יותר מקודמי הסיליקון שלהם תוך מתן כוח זהה. כאשר בשילוב עם בקר USB-C PD (Power Delivery), אלה מתאמים יכולים לטעון במהירות ללבוש ללא חימום יתר.הנפח ההפחתה מאפשר לתאים להשתלב לתוך גורם קיר כי נעלם לתוך ה-let - גדול עבור משתמשים מטען או יותר מדי.

מערכת משולבת מאוד על-צ'יפ (SoC) ומודולי חשמל

מגמה נוספת היא השילוב של שרשרת ההמרה AC-DC כולה – מאמת, תיקון כוח (PFC), DC-DC רגולציה, בקרה לוגיקה, בידוד - לתוך שבב יחיד או מודול.ממירים כוח המערכת-על-ידי-צ'יפ, מבטלים רכיבים רבים של דיסקרטיים, מתכווץ גם שבבים משותפים, ופשטים את תהליך העיצוב.

במקביל, רכיבים פאסיביים (כמו אינדוקטורים מוטבעים ב- PCB substrates) מאפשרים למעצבים לקבור מגנטים בתוך שכבות הלוח. בשילוב עם capaciacitors הסיליקון המציעים צפיפות גבוהה של קיבולים, מתגי AC-DC יכולים כעת לבנות על כמה מ"מ רבועים של חברות נדל"ן PCB.

גמיש ו- Thin-סרט Power Components

לביבשים הם יותר ויותר תואמים - הם חייבים להיותנד, למתוח סביב עקומות של הגוף האנושי. ניגודים PCB קשיחים מגבילים גמישות עיצוב. מתפתח פילים דקים וטכנולוגיות רכיב גמישות מאפשרות להמיר AC-DC שניתן להשחית על תת-שכבות גמישות או אפילו משולב ישירות לתוך בדים.

מחנכים והופכים - שהופקדו כשכבות מגנטיות רק כמה מיקרומטר עבה - הם עוד אזור מחקר פעיל.מרכיבים אלה ניתן לייצר ישירות על סרט פולימידי גמיש או PET, המאפשר אלקטרוניקה המרה כוח התואמים את הצורה של המכשיר.FLT:0Harvard's מכון וויס 1LT (I) פיתחה חשמל גמיש עבור טכנולוגיות מיקרו-מספקיות מורכבות אלה הן רק 10 ליטרים של קיר-מסוגים אופייניים.

פלאדר מגנטים ואוויר-קוייר Transformers

מגנטים הם באופן מסורתי המרכיבים הגדולים והכבדים ביותר ב- AC-DC ממיר מגנטים - שבו רוחות מעוות כשרידים נחושת על גבי PCB או מודפס על הליבה של תוכנית - להפחית באופן דרמטי את הגובה ומאפשר ניהול תרמי טוב יותר על ידי שימוש בליבה שטוח (בדרך כלל E-i-Tasekable) או I-Ric בצורת tar), הטרנספורמציה יכולה להיות מעוקלת פני השטח ולסגור את המעבר לתדרים גבוהים מאוד.

בקרה דיגיטלית והחלפת הסתגלות

בקרים אנלוגיים מסורתיים מוחלפים על ידי מעבדי אותות דיגיטליים (DSPs) או מיקרובקרים שיכולים להתאים את החלפת תדירות, פעמים מת, ותכניות מודולציה בזמן אמת. שליטה דיגיטלית מאפשרת ניתוח פורץ-המתקפה בעומסים קלים - קריטי עבור בעלי ספירה כי לבלות את רוב הזמן שלהם ב-עמידה או לטעון ב-Spotentumtexuptexitedually מתאים לעומס, באופן דיגיטלי מבוקר-DC-DC-CDC-CDC-CDC-CDC- יכול כעת להפחית את הפחתת יעילות מתקדמת יותר.

תוצאות חיפוש > Miniaturized Converters in Action

הדוגמאות הבאות ממחישות כיצד המגמות הללו מוחלות על מכשירים אמיתיים לבישים וניתן ללבוש אותם.

Smartwatch Rapid Chargers

יצרנים חכמים מובילים של השעון החכם אימצו מטען מבוסס GaN שיכול לטעון באופן מלא שעון בתוך 30 דקות.מטענים אלה משתמשים מחבר USB-C ייעודי וגורם קטן, קיר-pluging. Inside, מתג חצי-גשר שפועל ב-1 מהרץ מניע את ה-Switcher סטנדרטי רק 2 מ"מ עובי.התפוקה מוסדרת על ידי בקר דיגיטלי התומך בפרוטוקול הטעינה מהירה.

טיפול רפואי בפטנים עבור ניטור גלוקוז מתמשך

צגים רציפה של גלוקוז (CGMs) וחיישנים רפואיים אחרים של הגוף דורש טעינה תכופה או החלפת סוללות.מספר מערכות CGM חד פעמיות להשתמש סוללות פיל-סרטים בשילוב עם ממיר AC-DC קטן לקידוד באמצעות מזחל ייעודי.המיר חייב להיות אולטרה-שותף ובטוח לשימוש בסביבה רפואית, עם בידוד זה מונע פירעולים הנוכחים להגיע דרך מ- סיליקון-Soft זה נעשה רק כדי להתאים את התקני Ip-CD.

מציאות מוגברת (AR) משקפיים

משקפי AR דורשים ארכיטקטורה כוח מורכבת: הם צריכים להמיר כוח קיר AC למספר מסילות נמוכות מתח עבור התצוגה, מעבד, חיישנים, מודולים אלחוטיים, כל תוך שמירה על הסוללה מכווץ בית המקדש קומפקטי וקל משקל.טיפוס מוקדם המשמשים מסגרות AC-DC נפרדות עבור טעינה פנימית DC-DC רגולטורים, וכתוצאה מכך עיצובים חדשים מוגזמת משלבים מטען מבוסס GaN (עם FRM) משולב בתוך מעגל גמיש לחלוטין.

תחזית עתיד: מה הלאה עבור Miniaturized AC-DC Conversion in Wearables?

המסלול ברור: מתגייר AC-DC עבור לבישים ימשיך להתכווץ, והופכים לבלתי נראים למשתמש בעת מתן ביצועים גבוהים יותר.כמה טכנולוגיות מתפתחות צפויות להאיץ את המגמה הזו במהלך 3-5 השנים הבאות.

3D Heterogeneous אינטגרציה

פתרונות אמיתיים של מערכת-in-package (SiP) אשר מחסנים מספר מתים - GaN FET, בקר סיליקון, מחנכים שנוצרו ב- interposer, ו- capacitors - במבנה 3D נמצאים תחת פיתוח. גישה זו מפחיתה אינדוקטי פרזיטי והתנגדות, המאפשרת אפילו תדרים גבוהים יותר ומגנטים קטנים יותר.

אנרגיה קצירת אינטגרציה

מכשירים עתידיים לבישים עשויים לא להיות זקוקים למטענים AC-DC חיצוניים בכלל, במקום זאת לקצור אנרגיה מחום הגוף, תנועה או אור מזווית הסביבה, אך סביבות רבות עדיין דורשות את האמינות של מטעני חשמל.היברידיים המשלבים אנרגיה-הארכוסה (למשל, מגנרטור thermoelectric) עם נתיב טעינה AC-DC במודול אולטרה-שותף אחד הם מחקר כזה ממינוף ולהפחית את הטכניקות דיגיטליות שונות, בין תאים שונים, לבין תאים שונים, לבין תאים שונים, לבין תאים שונים, לבין תאים שונים, עם גישה (Fg-Fgatives) עם מסלול טעינה-Fgatecupline) עם מסלול טעינה, עם מסלול טעינה-Fed for aFPFed) עם מסלול טעינה-Fed-Fed for a AC-Fed for a AC-Fed for acupable, עם מסלול טעינה-Fed for acupable, עם מסלול טעינה-Fed for a-Fed) עם מסלול טעינה, עם מסלול טעינה, עם מסלול טעינה-Fed for a AC-Fed for a AC-Fed for acupatives-Fg.

העברה אלחוטית כאלטרנטיבה

בעוד לא רק מגמה של המרת AC-DC, העלייה של טעינה אלחוטית עבור עונדים (Qi, מערכות resonant קניינית) משמרת את נטל ההמרה AC-DC מן העשבים אל המנעה הטעינה, עם זאת, המשטח עצמו חייב להיות קומפקטי, במיוחד בתחנות טעינה ציבורית (GN ומגמות האינטגרציה חלות על שידור אלחוטי, הדורשות חזית יעילה AC-DC עקב סיום גבוה של חברות הנעה עצמית).

מסקנה

מינירינג AC-DC ממירים עבור טכנולוגיה לבישת כבר לא דאגה היקפית - זה מאפשר הליבה של הדור הבא של sleek, ביצועים גבוהים, מכשירים ידידותיים למשתמש. על ידי מינוף רחב רחב פסגפ למחצה כמו GaN, אימוץ של חומרים גמישים ו- SiP עיצובים, אימוץ גמישים ודפלים, יישום בקרה דיגיטלית מתקדמת, יכול להתגבר על מגמות ארוכות טווח כמו GRAHDRD שעונים, כמו אפקט יעיל יותר, כי הם כמעט ללא ספק יעיל יותר, כמו אופטימיזציה אנרגיה גמישים, כמו תכונות אנרגיה, כי כבר יכול להיות יעיל יותר, כמו אופטימיזציה יעילה יותר, כמו אופטימיזציה של הגוף החכם יותר, כמו אופטימיזציה של תכונות זמן רב יותר, כי כבר אינטגרציה גבוהה יותר, כי הם כמעט לחלוטין, כמו אופטימיזציה של תכונות זמן רב יותר, כי הם כמעט מדהים של תכונות זמן רב יותר של תכונות זמן רב יותר של תכונות זמן רב יותר של תכונות זמן רב יותר, כי כבר יכול להיות יעיל יותר של תכונות אנרגיה מתחדשת של תכונות זמן רב יותר, כי כבר יכול להיות יעיל יותר, כי הם כמעט לחלוטין, כי הם כמעט מדהים של תכונות אבטחה גבוהה יותר של תכונות זמן רב יותר של תכונות זמן רב יותר של תכונות אבטחה גבוהה יותר של תכונות זמן רב יותר של תכונות אנרגיה מתחדשת של תכונות זמן רב יותר של חומר יעיל יותר של

Key Takeaways
  • מוליכים למחצה רחב פסגפ (GaN, SiC) מאפשרים תדרי מעבר גבוהים יותר, צמצום גודל המגנטים.
  • שילוב מערכת-on-chip מבטל רכיבים דיסקרטיים וסימולציות PCB עבור לבישים.
  • רכיבים גמישים ודקניים מאפשרים להמיר חשמל בהתאם לבגדים חכמים ולתאי ביו-רפואיים.
  • בקרה דיגיטלית ומגנטי פלאאר מתכווץ עוד יותר תוך שיפור ביצועים תרמיים ו-EMI.
  • יישומים ב שעונים חכמים, מכשירים רפואיים, ו משקפי AR מראים הצלחה של מיניוס בעולם האמיתי.