TWS無線耳機(jī)萬能充電盒深度拆解

每款TWS藍(lán)牙耳機(jī)都會隨機(jī)配備一款與之匹配的充電盒，充電盒能為其提供電力以及收納存放的功能。TWS藍(lán)牙耳機(jī)充電盒雖然是耳機(jī)附件，但是它的作用至關(guān)重要。由于耳機(jī)盒設(shè)計(jì)比較精致，體積較小，導(dǎo)致電池容量不高，所以超低自放電是一項(xiàng)硬性指標(biāo)。（通過先進(jìn)技術(shù)可以抑制電池自行放電，有效降低自身能耗，從而達(dá)到長時(shí)間保存電力）。除此之外耳機(jī)盒電源芯片高集成度、安全性、性價(jià)比等也是工程師關(guān)注的重要方向。

• 充電盒內(nèi)部構(gòu)造
  下面我們將從TWS耳機(jī)充電盒內(nèi)部構(gòu)造、TWS耳機(jī)充電盒頂針的用途等方面進(jìn)行深度介紹，給大家解析如何設(shè)計(jì)一款優(yōu)秀的TWS藍(lán)牙耳機(jī)充電盒。

TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)由兩只沒有線纜，相互獨(dú)立的耳機(jī)和一個(gè)為它們充電的耳機(jī)充電盒組成。在現(xiàn)今技術(shù)中，TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)的充電方式基本上都是由耳機(jī)充電盒進(jìn)行充電，一方面是因?yàn)槎鷻C(jī)小巧的內(nèi)部無法容納更大的電池，另一方面是充電插座和其它元件都會占用更大的空間。

• 電源管理控制

TWS耳機(jī)充電盒里面的電源PCBA主要有兩大用途，既要負(fù)責(zé)充電盒內(nèi)部電池充電，還需要負(fù)責(zé)充電盒內(nèi)部電池升壓輸出為耳機(jī)充電。此外還肩負(fù)安全防護(hù)，防止內(nèi)置鋰電池過充、過放、短路、過流等保護(hù)功能。
首先，控制外部電源給TWS耳機(jī)電池盒充電，將外部充電器電量充入鋰離子電池。這里的外部充電器主要為5V的充電器，如常見的手機(jī)適配器，接口為MicroUSB或USB-C，然后降壓轉(zhuǎn)化為鋰離子電池所需的4.2V電壓進(jìn)行充電，此外還有4.3V或4.35V多個(gè)規(guī)格。充電芯片有分為線性和開關(guān)兩種，其中開關(guān)充電效率高、發(fā)熱低，是目前主流的充電方式。
其次，TWS耳機(jī)電池盒電源PCBA還需要對外給TWS藍(lán)牙耳機(jī)供電，這時(shí)又會將鋰離子電池升壓為5V，然后輸出給耳機(jī)，耳機(jī)通過內(nèi)部的充電電路完成對內(nèi)置電池的充電。如此一來，當(dāng)TWS耳機(jī)需要用電的時(shí)候，就可以放回充電盒自動補(bǔ)充電量。
充電盒升壓芯片也分為同步和非同步兩種，其中同步架構(gòu)的效率高、發(fā)熱低，非同步整流效率低一些，和移動電源的道理是一樣的。

• 電池的種類

TWS藍(lán)牙耳機(jī)充電盒經(jīng)常使用的電池有兩大類，聚合物電池和圓柱電池。最為常見的是鋰離子聚合物電池，這個(gè)在業(yè)內(nèi)又稱為軟包電池，這類電池跟手機(jī)上使用的一樣。常見的形態(tài)都為方塊狀，由于電池尺寸可以靈活定制，適合設(shè)計(jì)小巧、輕薄的電池盒。

除此之外，18650電池也有在充電盒中也有大量使用。這類電芯直徑為18mm，長度為65mm，外觀酷似圓柱體，因此業(yè)內(nèi)也叫圓柱電池。18650電池是行業(yè)的通用標(biāo)準(zhǔn)，適合大規(guī)模批量制造，因此在很多行業(yè)都有大量采用，包括大名鼎鼎的特斯拉電動車。

• 外觀結(jié)構(gòu)解析
  TWS藍(lán)牙耳機(jī)充電盒的外殼腔體用于固定、保護(hù)內(nèi)部耳機(jī)、電路、電池，屬于非常精密的結(jié)構(gòu)部件。從圖片上可見，里面內(nèi)置了眾多骨架和扣位，一方面起到加強(qiáng)殼體強(qiáng)度，另外做到嚴(yán)絲合縫。此外，有的電池盒還預(yù)留了暗埋磁鐵的槽位，用于翻蓋自動吸附，以及耳機(jī)收納時(shí)固定。
  TWS耳機(jī)充電盒頂針的用途
  TWS充電盒中的金屬觸點(diǎn)，英文名為Pogo Pin，這個(gè)章節(jié)我們來聊關(guān)于頂針的設(shè)計(jì)。有些廠商是將其單獨(dú)放在一個(gè)小板上，大多數(shù)還是直接在主板上板載頂針。在TWS耳機(jī)充電盒上，我們有見過多種規(guī)格的頂針，有2根、3根、5根等等。那么這些頂針分別是什么用途呢？
• 兩根頂針

市面上最為常見的，這個(gè)設(shè)計(jì)可以滿足TWS耳機(jī)充電剛需。兩個(gè)頂針分別為正極和負(fù)極，用于將TWS充電盒電池倉的電量輸送給耳機(jī)。

• 三根頂針

三根頂針的設(shè)計(jì)也比較常見。對于方案設(shè)計(jì)，用于耳機(jī)盒跟耳機(jī)通訊，耳機(jī)盒知道耳機(jī)的充電狀態(tài)、對碼、了解耳機(jī)狀況。對于產(chǎn)線測試，可以配合耳機(jī)盒上的MicroUSB/USB-C接口，配合自動化測試設(shè)備，來測試耳機(jī)的綜合指標(biāo)。

• 五根頂針

而五根頂針的這種設(shè)計(jì)，兼顧了以上兩種用途，還具備更多功能。這類設(shè)計(jì)在高端的TWS藍(lán)牙耳機(jī)才能看到，比較少見。除了具備三根頂針的方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)線測試等需求外，還可用于耳機(jī)內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)傳輸、耳機(jī)固件升級等功能。
深圳市回映科技創(chuàng)新出品一款萬能充電盒的解決方案，該方案可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)充電盒就能適配多種不同藍(lán)牙耳機(jī)進(jìn)行充電，節(jié)省資源，方便外出。
（1）該方案要同時(shí)滿足可單獨(dú)給蘋果耳機(jī)充電，也可單獨(dú)給多種入耳式耳機(jī)充電或者給入耳式和蘋果耳機(jī)同時(shí)充電

（2）在給耳機(jī)充電過程中要有指示燈提醒狀態(tài)
左邊代表入耳式充電狀態(tài)：1.當(dāng)有任何一個(gè)耳機(jī)充電頂針未對位好充電接觸點(diǎn)時(shí)，通過指示燈提醒一種狀態(tài)（比如亮紅燈） 2.兩個(gè)耳機(jī)同時(shí)對位好，充電過程中指示燈提醒一種狀態(tài)（比如紅藍(lán)燈交替閃爍） 3.當(dāng)耳機(jī)充滿電后，指示燈提示一種狀態(tài)（比如藍(lán)燈長亮）
右邊代表蘋果耳機(jī)充電狀態(tài)： 1.當(dāng)有任何一個(gè)耳機(jī)充電頂針未對位好充電接觸點(diǎn)時(shí)，通過指示燈提醒一種狀態(tài)（比如亮紅燈） 2.兩個(gè)耳機(jī)同時(shí)對位好，充電過程中指示燈提醒一種狀態(tài)（比如紅藍(lán)燈交替閃爍） 3.當(dāng)耳機(jī)充滿電后，指示燈提示一種狀態(tài)（比如藍(lán)燈長亮）

（3）充電盒電量指示燈（霍爾開關(guān)，開、關(guān)蓋的時(shí)候要有電量指示）

TYPE-C接口要支持輸出、輸入雙向充，電壓保護(hù)等

回映科技

深圳市回映電子科技有限公司是基于Edge-AI技術(shù)的個(gè)護(hù)健康服務(wù)商。旨在為企業(yè)客戶提供個(gè)護(hù)健康領(lǐng)域全方位的底層技術(shù)模塊的研究，智能產(chǎn)品戰(zhàn)略布局，智能產(chǎn)品的整體解決方案，智能產(chǎn)品研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化建立、技術(shù)專利護(hù)城河的建立、研發(fā)團(tuán)隊(duì)技術(shù)能力培養(yǎng)等服務(wù)。
團(tuán)隊(duì)成員先后服務(wù)過包括飛利浦、艾康生物、迪安診斷、康永生物、聚光科技、南孚電池、星際悅動、法萊奧、西工大、西電、杭電、桂電、浙江大學(xué)、中科院先進(jìn)技術(shù)研究院、中北大學(xué)、宇泛智能、瑞萊普、邁的智能等200多家企業(yè)，涵蓋上市企業(yè)、行業(yè)龍頭、行業(yè)高端企業(yè)，智能制造型企業(yè)，累計(jì)開發(fā)電子產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)方案300多個(gè)。