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智能穿戴产品也有安全隐患?不慌,保护方案已经出现

近年来,智能穿戴产品持续火热,目前市场上智能穿戴产品主要有智能手表、智能眼镜、智能手环、耳带式设备、健康穿戴、体感控制等设备。智能穿戴产品与使用者直接身体接触的特点,使产品的安全性变的尤为重要,国际电工委员会(IEC)也提出了相关的安全要求——IEC62368《音频/视频、信息和通讯技术设备-安全要求》,在标准中对产品可能存在的安全隐患提出了测试要求,下面介绍下智能穿戴可能存在的安全隐患以及解决方案。


●故障隐患

1、 PMIC失效

为了应对静电或者浪涌的侵扰,产品的设计者会在充电口增加保护器件,在实际使用中这些保护器件能应对几乎所有的状况,但是在实际使用过程中还是会存在超过保护器件能力的情况,造成PMIC的失效。            

在穿戴设备中PMIC除了电源管理外,还通过电源管理芯片对电池的充电过程进行管理,一旦PMIC失效会导致充电过程不受控制,电池出现过充的隐患,IEC62368中的单一故障模拟也会评估PMIC短路后设备是否会出现安全事故。


2、后级元器件阻性失效

与PMIC失效情况类似,板端后级的半导体元器件会存在阻性失效的故障,故障发生后失效元件会与电池形成一个导通回路,电阻在电流的作用下会持续发热,引起高温,严重的话会烫伤客户。如图1为半导体器件阻性失效(20Ω左右),电流在0.2A时,元器件表面温度会超过90℃。

 

图1 半导体器件阻性失效


3、 充电线故障

磁吸式线材因使用方便,学习成本低等一些特有的优势,在智能穿戴领域被广泛的使用。但其吸附金属异物的特质,使用过程中极易出现故障隐患,造成充电线功能失效或者热损,如图2所示。


图2 充电线热损失效案例


解决方案

方案一:充电口过流保护

 

图3 PPTC充电端口过流防护


对于充电回路中的短路故障,在充电回路中增加一颗保护器件是很有必要的,PPTC是一个好的选择,如图3所示,PPTC安装在充电口。

有故障的情况下,PPTC会及时切断适配器输出的大电流,避免更恶劣的安全事件发生。


方案二:板端过温保护

目前有些板端会通过NTC进行温度检测,信号传递给MCU,由MCU来作出保护动作。半导体器件MCU也会存在失效的可能,具有过温保护功能的PPTC是一个很好的选择,出现故障后PPTC客户避免设备出现热失控,把温度控制在一定的范围内。

 

       图4 PPTC板端过温保护

 

方案三:数据线过流过温保护

磁吸式充电线的主要有以下两种故障模式:1、硬短路后的大电流导致pogo pin内弹簧失效,2、微短路后发热导致端口热损。

根据IEC62368标准,类似智能穿戴类这种不标配电源适配器的充电线,外壳需要满足V-0阻燃的要求,充电线增加PPTC后可以规避该条款。


图5 防止电引起着火模型


 维安智能穿戴推荐PPTC主要规格




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