縮短開發(fā)周期，充電倉SoC的多合一趨勢

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李誠）由于TWS耳機(jī)脫離了線纜的束縛，狹窄的耳機(jī)內(nèi)部無法放置大容量的電池，續(xù)航問題成為了TWS耳機(jī)一直以來的痛點(diǎn)。為提升TWS耳機(jī)的續(xù)航能力，充電倉成為了最關(guān)鍵的一環(huán)。TWS耳機(jī)充電倉既能為耳機(jī)增加續(xù)航，還起到了很好的收納作用。在TWS耳機(jī)百億級(jí)的市場規(guī)模驅(qū)使下，準(zhǔn)入門檻較低、開發(fā)周期縮短的充電倉SoC迎來了需求的爆發(fā)。

英集芯“多合一”TWS充電倉SoC

在電源管理、電池管理、無線信號(hào)處理和高性能音頻信號(hào)處理方面，有著深厚經(jīng)驗(yàn)積累的英集芯，于近期推出了一款集成了Type-C協(xié)議的“多合一”TWS耳機(jī)充電倉SoC IP5333。通過單芯片即可實(shí)現(xiàn)充電管理、升壓轉(zhuǎn)換、霍爾檢測、LED電量顯示等功能。多功能的高度集成化，不僅減少了外圍電路元器件的使用數(shù)量，降低BOM成本，對(duì)于TWS耳機(jī)此類設(shè)備而言，還有利于整體設(shè)計(jì)方案的小型化，提升設(shè)備的便攜性。

圖源：英集芯

IP5333芯片內(nèi)置了一個(gè)8位的MCU以及豐富的拓展接口，可靈活的通過參數(shù)配置實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能的管理。IP5333提供了一個(gè)開關(guān)頻率為1MHz的同步開關(guān)升壓轉(zhuǎn)換器，僅需在外圍電路中加入一個(gè)低成本的電感，即可實(shí)現(xiàn)1A同步升壓轉(zhuǎn)換與1A同步開關(guān)充電的功能。

在升壓模式下，效率最高可達(dá)92%，輕載時(shí)升壓系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流小于20μA。在充電模式下，還具備了過溫保護(hù)和自適應(yīng)電流、電壓調(diào)節(jié)輸出的能力，充電效率可達(dá)91%。

IP5333內(nèi)置了12bit的高精度采樣ADC，可通過對(duì)電池電流、電壓的實(shí)時(shí)采樣監(jiān)測，配合智能檢測功能，可對(duì)當(dāng)前的負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)達(dá)到提前設(shè)定的觸發(fā)條件時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低功耗，延長設(shè)備續(xù)航的目的。同時(shí)，ADC還可以通過測量電池電壓來判斷當(dāng)前的充電倉的電池電量，配合最高4顆LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)電池電量顯示。

目前，該芯片已被夏新S19、Kiss me Q8、LOOP-T6等TWS耳機(jī)用于充電倉電源管理的解決方案。

思遠(yuǎn)半導(dǎo)體“二合一”TWS充電倉SoC

思遠(yuǎn)半導(dǎo)體是一家專注于鋰電池的電源管理芯片研發(fā)的企業(yè)，在TWS耳機(jī)與移動(dòng)電源領(lǐng)域中均有不同程度的布局。在2017年大家還在為TWS耳機(jī)能否引爆市場而心存疑惑之時(shí)，思遠(yuǎn)半導(dǎo)體已經(jīng)開始了TWS耳機(jī)電源管理芯片的布局。

2019年思遠(yuǎn)半導(dǎo)體TWS耳機(jī)電源管理芯片出貨量突破1億顆，市占率位居行業(yè)第一，并成功打入小米、OPPO、一加、realme、魅族等國產(chǎn)一線知名手機(jī)廠商的供應(yīng)鏈，其中SY8815充電倉解決方案已在QCY T13和聲闊R100 TWS耳機(jī)中正式商用。

SY8815是一款專為藍(lán)牙耳機(jī)充電倉設(shè)計(jì)的電源管理芯片，集成了充/放電管理的一體化設(shè)計(jì)。該芯片支持最高1A的線性充電電流，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求對(duì)外部電阻的阻值進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電流調(diào)節(jié)的目的。同時(shí)，該芯片還支持充電電流溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的功能，充電電流會(huì)根據(jù)充電倉溫度的變化而做出電流大小的調(diào)整。在同步升壓模式下，輸出電壓為5.05V，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)93%。

思遠(yuǎn)半導(dǎo)體還在SY8815放電管理模塊中集成了兩路的輸出限流開關(guān)，限流開關(guān)可分別對(duì)兩只耳機(jī)的輸出電流進(jìn)行檢測和負(fù)載存在檢測、插入識(shí)別等，輕載檢測電流4mA。這一檢測功能的實(shí)現(xiàn)，無需采樣電阻和其他單片機(jī)輔助作為硬件支持，在一定程度上降低了采樣鏈路上額外的電能損耗，延長了TWS耳機(jī)的續(xù)航，還減少了元器件的使用。

SY8815圖源：思遠(yuǎn)半導(dǎo)體

充電倉的放電控制主要是通過主控MCU與SY8815的EN引腳進(jìn)行通信實(shí)現(xiàn)的，SY8815會(huì)通過EN引腳向MCU輸出狀態(tài)碼，讓MCU了解充電倉的放電鏈路實(shí)時(shí)狀態(tài)，并及時(shí)做出反饋操作。

在電路保護(hù)方面，該芯片無需增加外部電路即可實(shí)現(xiàn)了充放電的過流、過壓、過溫以及短路保護(hù)，無論是檢測靈敏度還是過流保護(hù)閾值，完美適配耳機(jī)小電流應(yīng)用，極大地簡化了TWS充電倉產(chǎn)品與方案的設(shè)計(jì)，提升了產(chǎn)品量產(chǎn)上市的速度。

結(jié)語

高度集成化的設(shè)計(jì)降低了產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)的難度，減少了元器件的用量，有利于促進(jìn)TWS耳機(jī)向輕便化、小型化發(fā)展。如今TWS技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入成熟期，芯片廠商唯有推出集成度高、性能優(yōu)異、方案簡潔的芯片才能更好地鞏固市場的競爭地位，拉近與國際頭部企業(yè)的距離。