低功耗TWS蓝牙耳机充电仓IC,单芯片解决方案
TWS蓝牙耳机介绍及TI低功耗方案
TWS蓝牙耳机介绍及TI低功耗方案TWS(True Wireless Stereo, 真无线立体声)蓝牙耳机是近年来异常火热的音频产品。
它借助蓝牙芯片，先将手机与主耳机建立无线连接，再建立起主耳机和副耳机的无线通讯，从而完全摒弃了传统耳机间的线材连接，极大地方便了用户的使用。
另外，主耳机是可以单独使用的，完全能够胜任现有市场上的单颗蓝牙耳机的应用需求，使用功能非常强大。
因此自从2016年9月苹果发布第一款TWS耳机——Airpods以来，市场反响就非常热烈，后续音频厂商见此迅速跟进，扎堆布局TWS蓝牙耳机，使TWS耳机市场异彩纷呈。
接下來Bluetooth 5 将带来更精彩的使用者体验，新的充电盒设计会让消费者更为方便。
轻巧且便于携带是TWS耳机最为重要的设计目标，受限于充电盒和耳机的狭小空间，这两部分所用的电池容量都无法做大，充电盒的容量一般在1000mAh以内(其中又以200-700mAh范围内最为常见)，而耳机端的容量更小，绝大部分都小于100mAh。
因此无论是充电盒还是耳机，都应该重视系统低功耗的设计，保证产品有较长的使用时间。
1、充电盒系统介绍详细的充电盒系统框图如下：图1 TWS充电盒系统框图信号链部分，传感器主要有霍尔传感器，实现盒子的开合检测。
LED灯实现酷炫的显示效果，蓝牙芯片则可以将盒子信息传送给手机，便于手机查看盒子电量信息。
按键检测可能需要一些逻辑器件，如SN74LVC1G74这种D触发器，可以将按键的脉冲沿转变成电平的翻转，便于MCU记录按键信息。
电源轨部分，一般输入口做成5V的micro USB接口(苹果的Airpods 是lightning接口，也是5V)。
考虑到当前有不少支持高压快充的适配器，因此充电盒需要一个过压保护芯片做误插防护，再加一颗charger 给锂电池充电。
目前很多的charger都集成了过压保护的功能，但是过压响应时间大部分是us级别，建议额外再加一颗过压保护芯片做快速保护。
GR3014A TWS耳机充电仓芯片
概述GR3014A 是一款集成锂电池充电管理、同步升压转换器、电池电量管理和保护功能的蓝牙充电座SOC 。
芯片完整的功能集成使得外部应用元件极少，可以很大程度减小方案尺寸，降低BOM 成本，同时芯片自身待机电流只有7uA 。
GR3014A 充电电流为0.5A ，同时同步升压转换器支持0.8A 输出，支持自动开关机和按键开关机，自动关机电流6.5mA 。
GR3014A 内置电源路径管理，支持边充边放功能，边充边放时也提供重载和短路保护，节省外置二极管的同时，有效避免外置二极管在重载和短路时烧坏。
应用蓝牙耳机充电座 移动电源电池供电手持便携式设备特点内置带保护的电源路径管理，支持边充边放 自动开机+按键单击开机 自动关机+按键长按关机 自动关机电流6.5mA耳机不在仓超低待机电流仅7uA 耳机在仓整体待机电流小于60uA 充电电流0.5A 放电电流0.8A预设4.2V/4.35V 充电电压智能温度调节功能输出短路保护/重载保护/输入过压保护ESOP-8L 封装典型应用管脚信息（ESOP8）管脚描述绝对最大额定值注：绝对最大额定值是指超出该范围芯片可能会损坏，如无特殊说明所以电压值都是以GND为参考。
电气特性无特殊说明，VIN=5V，Ta=25℃符号参数测试条件最小值典型值最大值单位T OTP恒温模式结温120℃I L LED显示驱动电流BAT=3.7V 1.5mA 充电部分VCC VCC电源电压 4.55 5.5V VCC OVP VCC过压保护电压6V VCC OVP_REC VCC过压恢复电压 5.8VI CHG恒流充电电流V BAT=3.8V0.450.50.55AI TRK涓流充电电流V BAT=2.6V80100120mAI FULL BAT截止充电电流80100120mAV BAT预设充电电压GR3014A 4.158 4.2 4.242V GR3014AH 4.3 4.35 4.4V△V RECHRG再充电阈值电压V BAT-V RECHRG150mV V TRK涓流充电阈值电压 2.95V V TRK_HYS涓流充电迟滞电压150mV R ON_P VCC到OUT路径内阻730mΩ放电部分V UV_BAT BAT开启电压V BAT上升 3.2V V BAT_SD BAT关机电压 2.9V BAT OVP BAT过压保护电压 5.1V BAT OVP_REC BAT过压恢复电压 4.9V V BAT_LOW BAT低电提示电压 3.1VI SDBY_BAT1BAT待机电流1V BAT=4.2V，耳机不在仓7uAI SDBY_BAT2BAT待机电流2V BAT=4.2V，耳机在仓整体电流60uAT ON_MIN最小导通时间150nSD MAX最大占空比90%F OP Boost工作频率0.81 1.2MHzV OUT升压输出电压I LOAD=0.5A 4.8 5.0V 5.2V V OUT_OVP输出电压过压保护 5.2V V V OCP输出短路保护电压 3.0V T OCP输出短路保护延时400uS V HL输出重载保护电压 4.2V T HL输出重载保护延时8mSI LOAD_DET最小负载识别电流15uAI OUT_OFF自动关机负载电流BAT=3.7V,C OUT=10uF 6.5mAT SD输出无负载关机延时16SI KEY按键上拉电流BAT=3.7V40uAT KEYS短按按键时间0.5S T KEYL长按按键时间2S应用说明开关机GR3014A可以自动检测负载接入并开机，当负载电流小于6.5mA时延时16S后自动关机；同时也支持按键单击开机和长按关机，单击时按键时间须小于500mS，长按时按键时间须大于于2S。
蓝牙耳机中的电源管理解决方案
测试/封装
设计技术
传感技术
放大/调整/转换
RF/无线
数字信号处理
控制技术
网络/协议
图2：麦克风偏压电路。
在耳机应用中对控制噪声的要求是非常严格的，特别是人耳能听到的20Hz~20kHz的频段范围，而且由于蓝牙工作的频段2.4GHz是一个开放频段，所以要求电源芯片有很高的抑制噪声能力。从图2的麦克风偏压电路来看，CSR采用了XCS621B高速LDO系列，该系列LDO具有突出的抑制噪声能力(＞75dB@1kHz、＞70dB@10kHz)，因此可以比常规产品省略1个过滤噪声的旁路电容，有利于成本控制以及电路外型控制。
- 访问汽车电子系统设计网获取相关信息
手机设计
-
从音视频处理、移动存储、电源管理以及软件，如何应对这些方面带来的挑战并选择合适的设计平台？如何紧扣市场需求，缩短设计周期并加速产品上市？
接口/总线/驱动
缓冲/存储技术
功率设计
EMI/EMC设计
光电及显示技术
嵌入式设计
可编程逻辑
安全设计
eMedia Asia
手机设计
汽车电子系统设计
媒体播放器
数字电视
环球资源
Electronic Components
媒体播放器
汽车电子系统设计
返回页首
EE Times - Asia | EE Times - India | |
- 点击访问数字电视网获取相关信息
汽车电子系统设计
-
从ABS、电子点火、导航系统到防盗、安全气囊、娱乐，如何把握这一新兴产业的技术现状和发展趋势，缩短设计周期并加速产品面市时间？
TWS蓝牙耳机充电仓方案SM5401 超低静态电流 低成本移动电源方案
简介
SM5401是一款集成锂电池充电管理，LED指示功能，升压转换器的移动电源管理芯片，外围只需极少的元件，就可以组成功能强大的移动电源方案。
SM5401内部集成了0.8A的线性充电模式，支持对0V电池充电；具有涓流/恒流/恒压三种模式充电，恒定电压4.20V（典型值）；内置IC温度和输入电压智能调节充电电流；SM5401内部采用了PMOSFET架构，加上防倒充电路，因此可以不需要外部检查电阻和隔离二极管。
SM5401的同步升压转换器提供0.8A输出电流，转换效率高至91%。
空载时，自动进入休眠状态，静态电流降至9uA
应用范围SOP8封装外围最简只需要3个外围原件
⚫移动电源
⚫LED照明系统
⚫玩具。
单芯片方案为手机提供蓝牙和消噪功能
构 功耗 低 ，适 用 于低 功 耗 连接 应 用 ；软 件方 面 为 以上 无 线 技 术 提 供 支 持 的 嵌 入 式 无 线 软 件 则 使 用 了 Ｃ Ｒ 新 的 清 晰语 音 捕 捉 （ ＶＣ 算 法 Ｓ ｎ ｒ ｙ Ｓ 最 Ｃ ） ｙ ｅｇ 。音 频 产 品是 这 个 连 接性 小 王 国 中 的新
运 用 于Ｒ Ｌ 段 。Ｖ ｒｉ 供 了一 种 通 用 平 台 ， Ｔ阶 ｅｄ提
制 造 工 艺技 术 信 息 ，以便 获得 风 险更 低 而 且 更
整 合 了功 率 设 计 格 式 与 创 新 的 侦 错 自动 化 技 能预 测成 品 良率 的设 计 。■
集成电路应用 Ｉ ９ １
先推 出 的 ，这次 ，Ｃ Ｒ又在业 界第 一个推 出 ＿ Ｓ ｒ用 去 考 虑 。
于手 机 主板 的集 成 消噪 和 蓝 牙 连接 的单 芯 片解
决方 案 。
Ｃ Ｒ ８ 和 业 界 目前 流 行 的 解 决 方 案 一 Ｓ ７ １ ０
样 ，都 支 持 目前最 主流 的 双 麦 克风 消 噪 功能 。 即在 同一 个 手 机 上的不 同 位置 布局 两 个独 立 的
模 式 实 现 的 单 麦 克 风 消 噪 ，据 称 这 是 目前 其 他 方案所 不 具备 的 。
消 噪 的 实 现 有 赖 于 硬 件 和 软 件 的 配 合 。硬 提供 的此类 芯片 包 括 蓝牙 、Ｆ 、Ｗｉｉ Ｐ 、 Ｍ Ｆ 、Ｇ Ｓ
件方 面 ，ＣＳ ８ 的核 心 是Ｋａｉ ａＤＳ Ｒ７ １ ０ ｌ ｍｂ Ｐ，该 架 甚 至 ＵＷ Ｂ、ＮＦ Ｃ等 。 而且 还 在 ２ ０ 年 推 出 了 ０９
率 家庭 娱乐 产 品所需 越 来越 复杂 的Ｉ 方案 。 ｃ
TWS蓝牙耳机多功能充电仓的综合设计
T W S蓝牙耳机多功能充电仓的综合设计林俊盛1,黄悦2(1.深圳英集芯科技股份有限公司,深圳518000;2.深圳英集芯科技股份有限公司珠海分公司)摘要:为实现TW S蓝牙耳机充电仓的充电㊁放电㊁通信㊁主控一体化设计,缩小P C B板的面积,设计了一款充电仓控制系统㊂采用可编程电源管理S o C I P5516作为主控,针对内嵌台湾络达㊁台湾瑞昱㊁杰理㊁中科蓝讯蓝牙芯片耳机的交互需求,通过构建相关的通信辅助电路㊁耳机睡眠阻抗匹配电路㊁霍尔检测电路㊁锂电保护电路㊁显示电路以及编写对应的软件,实现了仓线性降压充电㊁仓对耳机同步整流升压放电㊁仓向耳机单向通信且同步进入μA级低功耗模式等功能㊂关键词:I P5516;低功耗模式;锂电保护;单向通信中图分类号:T N409;T N86文献标识码:AD e s i g n o f M u l t i-f u n c t i o n a l C h a r g i n g C a s e f o r T W S B l u e t o o t hE a r b u d sL i n J u n s h e n g1,H u a n g Y u e2(1.S h e n z h e n I n j o i n i c T e c h n o l o g y C o.,L t d.,S h e n z h e n518000,C h i n a;2.S h e n z h e n I n j o i n i c T e c h n o l o g y C o.,L t d.Z h u h a i B r a n c h)A b s t r a c t:A c h a r g i n g c a s e c o n t r o l s y s t e m w i t h c h a r g i n g,d i s c h a r g i n g,c o mm u n i c a t i n g,a n d c o n t r o l l e r f u n c t i o n s i n t e g r a t e d i n t o o n e c h i p i s d e s i g n e d f o r TW SB l u e t o o t h e a r b u d s.C o m p a r e d w i t h e x i s t i n g c i r c u i t s,t h e m a i n a d v a n t a g e o f t h e p r i n t e d c i r c u i t b o a r d a s s e m b l y i s i t s s m a l l e r s i z e w i t h m o r e f u n c t i o n s a n d l e s s p o w e r c o n s u m p t i o n.F u r t h e r m o r e,e x t r a b o o s t c o n v e r t e r c h i p,b u d s p l u g g e d i n d e t e c t i o n c i r c u i t a n d3MO S F E T s c a n b e r e m o v e d f r o m t h a t c i r c u i t.I P5516i s a d o p t e d a s t h e m a i n c o n t r o l l e r t o m e e t t h e n e e d s o f l i n e a r r e g u l a r,s y n c h r o-n o u s r e c t i f i e d b o o s t c o n v e r t e r,c o mm u n i c a t i o n i n t e r f a c e,H a l l s i g n a l d e t e c t i o n,d i s p l a y a n d b a t t e r y m a n a g e m e n t c o n t r o l.T h e s y s t e m i s c o m p a t i b l e w i t h t h e b u d s e m b e d d e d t h e c h i p o f A i r o h a,R e a l t e k,J i e L i T e c h n o l o g y o r B l u e t r u m.U l t r a l o w p o w e r c o n s u m p t i o n m o d e c a n b e a c h i e v e d i nμA l e v e l.K e y w o r d s:I P5516;l o w-p o w e r c o n s u m p t i o n m o d e;l i t h i u m-i o n c e l l p r o t e c t i o n;s i n g l e-m a s t e r c o mm u n i c a t i o n0引言随着手机逐渐取消3.5mm音频接口以及苹果A i r-p o d s的热卖,TW S(T r u e W i r e l e s s S t e r e o)蓝牙耳机风靡全球,市场需求迎来井喷式的增长㊂TW S耳机完全去除了物理线,在体积㊁功能多样性㊁使用体验等方面相比传统的耳机具有很大的优势㊂[1]TW S耳机内部自带电池,在需要充电时,由配套的充电仓为耳机充电㊂早期的充电仓通常由主控芯片搭配充电芯片㊁5V升压芯片实现,5V为常开模式㊂这种做法只能实现简单的充电功能,需要再额外增加开关盖检测电路以及耳机放入拿开检测电路才能指示充电仓盖子与耳机的变化状态㊂由于苹果手机率先支持显示耳机提供的仓和耳机的电量信息,仓与耳机的通信应运而生㊂使用原有的电路频繁开关5V升压芯片进行通信,信号的上升沿㊁下降沿时间可能过长,导致误码,因此需要在升压芯片的输出端加P MO S和NMO S控制5V的输出和关断,同时增加电荷泄放电路避免耳机端的电容影响通信㊂进一步,Q i无线充电的普及让更多的设计者把无线充电接收电路也一同加入耳机仓㊂新电路的持续增加让追求更小型便携的耳机仓设计充满挑战㊂此外,很多充电仓的电路还无法准确检测到耳机充饱的状态,因此采用5V持续开启或每次开启若干小时的做法会导致仓续航能力下降㊂充电仓的电路板层数增加,元器件增多,功耗高,设计难度㊁制造成本㊁检修难度上升,是现阶段亟待优化的问题㊂本文设计的充电仓,旨在保证总体设计性能的前提下,集成充电㊁升压㊁耳机放入拿出检测电路,去除控制5V输出的M O S管,简化P C B板设计,提高产线检修产品的效率㊂同时,通过精准检测耳机已经被充饱的状态,提供相应的信号控制耳机和仓一同进入低功耗模式,从而提升仓和耳机的续航能力,解决存储或运输过程电量损耗严重的问题㊂1硬件设计1.1系统结构设计本设计采用I P5516可编程电源S o C芯片作为系统的主控,结合仓充电输入模块㊁锂电池保护模块㊁辅助通信电荷泄放模块㊁开关盖霍尔信号检测模块㊁睡眠阻抗匹配模块以及单节300m A H 聚合物锂电池等电路,构成整个硬件系统㊂其中芯片I P 5516集成了线性充电模块㊁5V 升压模块和耳机状态检测模块㊂整个系统的设计框架如图1所示㊂图1充电仓总体设计框架图2 仓充电输入电路1.2 仓充电电路设计仓充电输入电路如图2所示㊂本设计选用U S BT y pe C 作为充电仓的充电接口,具有支持正反插拔㊁坚固耐用㊁应用范围广的特点㊂T y pe C 设备通过C C 1㊁C C 2线进行D F P (D o w n s t r e a m F a c i n g P o r t )和U F P (U p-s t r e a m F a c i n g P o r t )的区分以及充电参数的确认㊂本充电仓的T y pe C 接口仅用于接收外部提供的电源,即作为U F P ,所以C C 1㊁C C 2经过R 2=5.1k Ω㊁R 22=5.1k Ω下拉到地通知供电设备负载接入㊂[3]目前许多支持T y p e C 充电的适配器同时也支持多种快充协议,为避免适配器在接入的瞬间提供了不正确的充电电压造成可靠性问题,在电源输入端增加用于吸收瞬态浪涌电流的T V S 管D 8,和耐压40V ㊁响应时间小于1μs 的6.1V 过压保护芯片H C P 4803[4],防止E O S (E l e c t i c a l O v e r S t r e s s)故障的发生㊂经过H C P 4803输出的电压V I N 5V 连接到芯片I P 5516的V I N 引脚,I P 5516检测到V I N 引脚有电压输入之后,可开启内部的线性充电电路对仓的电池进行充电㊂当仓的电池电压小于3.0V 时,线性充电电路自动启用涓流充电模式;当电池电压大于3.0V 但未达到恒压点时,启用程序配置的恒流值进行充电;当电池电压达到恒压点时,进行恒压充电㊂V I N 引脚耐压12V 且有A D C 检测功能,程序可通过测量输入的电压㊁电流以及电池的电压进行充电过压㊁充电欠压㊁充饱的指示与控制㊂1.3 耳机充电与通信电路设计充电仓锂电保护和对耳机放电电路如图3所示㊂仓通过放电电路提供5V 电压给耳机充电㊂电池的正极经过可恢复保险丝F 1和2.2μH 的电感L 1连接I P 5516的L X 引脚,F 1在电池发生短路且锂电保护芯片不能正常响应时,进一步提供保护㊂I P 5516芯片内部L X 引脚与V O U T 引脚之间是同步整流升压电路,该电路采用1.5MH z 的开关频率控制电池对2.2μH 的电感进行充放电实现5V 升压,然后由V O U T 引脚输出给左右耳机的正极触点㊂左耳机的负极触点连接I P 5516的P H 1引脚,右耳机的负极触点可连接P H 2引脚,P H 1㊁P H 2引脚内部带有MO S开关,可实现耳机充电回路的开启与关断㊂通过控制升压电路的开与关,从V O U T 引脚输出一定脉宽的0V 与5V 组合,可实现仓向耳机的V B U S图3 充电仓锂电保护和对耳机放电电路单向通信,传递充电仓盖子变化信息㊁电量信息㊁休眠信号等㊂V O U T 引脚与耳机的正极触点均接有μF 数量级的滤波电容,会影响通信过程信号的下降沿㊂V O U T 引脚输出0V 时,把N 1MO S 打开,可以泄放滤波电容上的电荷,缩短下降沿的时间,调整R 20㊁R 21的大小可调整泄放电流的大小㊂升压电路与主控均为I P 5516,把N 1MO S关闭,内部升压使能信号发出后,5V 升压电路可立即启动,相比外置升压电路的控制方法缩短了使能信号滤波时间㊂由于负载能力足,可达到与外接P MO S 管关断后再开通5V 操作相似的上升沿时间㊂1.4 耳机在仓状态检测与睡眠控制电路设计仓的放电电路同时辅助实现耳机放入㊁拿出㊁耳机充饱检测㊂耳机没在仓时,P H 引脚的电压为0,MO S 为关闭状态㊂当耳机放入后,V O U T 引脚的电压经过耳机,再经过连接P H 的睡眠阻抗匹配电阻R 17㊁R 18到地,下拉电阻上产生超过0.3V 的压降,触发I P 5516耳机放入信号,程序可开启P H 引脚内部的MO S ,开始对耳机放电㊂当耳机拿出时,P H 引脚检测到电流为0,触发耳机拿出信号,程序可关闭P H 引脚内部的MO S ,等待下一次耳机放入检测㊂若P H 引脚检测到耳机电流小于程序设定的阈值(例如耳机电池容量的0.1C )且在MO S 关闭时P H 引脚的电压不为0,判定耳机充饱㊂仓识别到左㊁右耳机均已充饱后,可提供休眠信号给耳机,令其与仓同步进入低功耗休眠状态,从而延长仓和耳机的续航能力㊂通过放电电路可发送通信数据,提供0V ㊁5V ㊁电池电压㊁2.4V 电压4种基本的休眠信号,对这些信号进行组合,结合睡眠阻抗匹配电阻R 17㊁R 18,可以使耳机顺利进入低功耗模式㊂R 17㊁R 18的阻值需要根据不同耳机进行具体选值,进而在放电电路关闭P HMO S 并提供2.4V 后,耳机与电阻对2.4V 进行分压,当耳机识别到自身处于特定的电压区域时进入低功耗模式㊂仓低功耗模式的解除,可以通过按键㊁插入充电㊁开关盖变化或重新放入耳机且放入耳机后在R 17或R 18上的电压超过0.3V 实现㊂1.5 开盖关盖检测电路开盖㊁关盖动作的检测,采用单N 极霍尔器件C C 6211S T 实现,霍尔检测的方式比机械弹针的方式更加稳定㊁抗振动,且拥有更长的使用寿命㊂开关盖的检测结果用于唤醒系统㊁触发显示㊁通信以及特殊功能的执行等㊂霍尔器件由电池端供电,并串接51Ω限流电阻,霍尔的输出连接I P 5516的E N 引脚,当盖子合下时,磁铁N 极在霍尔器件的正上方,磁通量增加并超过工作点(B o p ),霍尔器件输出低电平;当盖子打开时,磁通量减小且低于释放点(B r p),霍尔器件关断,维持高电平㊂1.6 锂电保护电路锂电保护电路可及时对锂电池过流㊁短路㊁过充电㊁过放电㊁温度异常等问题进行处理,延长锂电池的使用寿命㊂I P 5516内部硬件电路可自动实现过流与短路的可恢复保护,同时通过程序可进行过充电㊁过放电的软件级保护㊂外置负温度系数热敏电阻阻值的变化则是I P 5516进行过温保护的依据㊂为进一步提高锂电保护的可靠性,采用I P 3012锂保芯片提供实时纯硬件级的保护,在重大异常出现时,对充放电环路进行切断㊂无源元件保险丝F 1则是过流保护的最后一道防线㊂2 软件设计充电仓系统主控流程图如图4所示㊂系统初始化后读取仓的电池电量信息作为充㊁放电管理以及进入低功耗模式的一种依据㊂之后判断当前是否有充电输入,若有则执行具有过压㊁过充㊁过流㊁充电电流调节㊁充饱判断等功能的充电管理模块㊂接着执行有过放㊁短路㊁V O U T 输出电压控制等功能的放电管理模块㊂其他控制的功能还有温度保护㊁开关盖的霍尔信号处理㊁耳机状态解析㊁剩余电量估算以及显示的控制㊂当仓低电量或耳机已充饱,并且仓没有充电接入时,提供进入低功耗模式的信号给耳机,然后进入低功耗模式㊂当有按键㊁霍尔信号变化或充电接入时,系统唤醒并从系统初始化部分开始执行程序㊂3 系统测试结果与分析3.1 基本功能测试对仓进行充电,恒流阶段与设定电流值(200~500m A )的偏差为ʃ25m A ,恒压阶段满充电压为ʃ20m V ;电池电压图4 软件流程图为3.8V 时,5V 升压带载150m A 的放电效率在90%以上,纹波小于150m V ,耳机的放入与拿出状态可以被正常检测㊂经实测,盖子状态变化检测㊁过流㊁过压㊁过充㊁过放㊁短路保护等功能有效㊂电池处于充电状态的温度<45ħ,超过45ħ则进入过温保护状态,符合I E C 62368标准㊂3.2 充电仓与耳机通信测试采用内置络达A B 153x 系列蓝牙芯片的耳机进行通信功能的测试,在仓对耳机放电的过程中发送C h a r g e r o f f 关机指令[7],之后V O U T 向耳机提供低电平㊂实测在V O U T 电容C P 2为4.7μF ,2个耳机端的滤波电容为2.2μF 的环境下,波形中的上升沿时间为580μs ,下降沿时间为460μs ,均小于1m s [7]㊂耳机可以正常解析到指令,并进入关机状态㊂通信波形如图5所示㊂图5 仓与耳机通信波形3.3 待机功耗测试对采用络达㊁瑞昱㊁中科蓝讯㊁杰理的芯片作为主控的蓝牙耳机进行睡眠功耗的测试,测试结果如表1所列㊂耳机充饱后充电电流小于4m A ,仓可以顺利检测到耳机充饱并提供耳机进入休眠的环境㊂之后用电阻箱接在R 17㊁R 18,从1k Ω电阻档位开始调整,确认合适的睡眠匹配电阻值㊂络达芯片的耳机,在通信成功后的0V 环境进入低功耗,无需耳机放入唤醒系统,不需要匹配电阻;瑞昱的耳机充饱之后需要维持5V (不小于4V ),使用1k Ω的电阻既可令耳机电压大于4.5V ,又能满足唤醒的需求;中科蓝讯和杰理的耳机在5V 转2.4V 之后,分别调整阻值至33k Ω和55k Ω,可满足进入低功耗模式以及唤醒的需求㊂其中,实测瑞昱的耳机在充饱后需要经过2分钟或更长的时间才会进入低功耗模式㊂表1 仓电池电压3.7V 的待机功耗测试结果耳机主控睡眠匹配电阻/k Ω休眠电压/V 仓功耗/μA 络达AB 153x无要求通信ң028瑞昱R T L 87631576中科蓝讯A B 5376335ң2.440杰理A C 6936565ң2.4684 结 语本文首先对基于I P 5516电源S o C 芯片的耳机充电仓电路进行整体分析,并对仓充电㊁放电㊁通信㊁保护㊁耳机以及盖子状态检测各个模块电路进行了设计,完成了一款体积小㊁元器件少㊁功耗低㊁可靠性高的多功能充电仓㊂本设计为后续进一步在有限的空间实现充电仓和耳机双向通信功能以及加入无线充电等模块奠定了基础㊂参考文献[1]李晋.真无线立体声(TW S )耳机产业[J ].办公自动化,2019,24(22):1619.[2]英集芯科技有限公司.I P 5516D a t a s h e e t ,2019.[3]U S B 3.0P r o m o t e r G r o u p .U n i v e r s a l S e r i a l B u s T y pe C C a -b l e a n d C o n n e c t o r S pe c if i c a t i o n ,2017.[4]明柏集成电路有限公司.H C P 4803D a t a s h e e t ,2019.[5]英集芯科技有限公司.I P 3012D a t a s h e e t ,2017.[6]C r o s s C h i p M i c r o s ys t e m s I n c .C C 6211D a t a s h e e t ,2019.[7]A i r o h a T e c h n o l o g y C o r p .S e c o n d G e n e r a t i o n S m a r t C h a r ge r C a s e d e s i n g,2019.林俊盛(助理工程师),主要从事嵌入式系统及应用㊁开关电源与线性电源控制的研究;黄悦(初级工程师),主要从事嵌入式系统控制㊁仪器控制自动化的研究㊂通信作者:林俊盛,j e n s e n l yn @163.c o m ㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2021-01-12)。
低功耗蓝牙方案
低功耗蓝牙方案引言低功耗蓝牙 (Low Energy Bluetooth, LE Bluetooth) 是一种专门设计用于低功耗设备之间短距离通信的无线技术。
它广泛应用于物联网设备、传感器和健康监测等领域。
本文将介绍低功耗蓝牙方案的基本原理、优势和应用。
基本原理低功耗蓝牙方案在物理层使用2.4 GHz无线频段进行通信，通过频分多路复用(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) 技术来减少与其他设备的干扰。
它采用短包和连接间隔延长的方式来降低功耗。
在链路层，低功耗蓝牙使用专门的协议来控制通信，如广播、扫描和连接等。
优势低功耗蓝牙方案相对于传统蓝牙方案有以下优势：1.低功耗：低功耗蓝牙方案专门针对低功耗设备进行优化，其功耗比传统蓝牙方案降低了很多。
这使得低功耗蓝牙在节能和延长设备电池寿命方面具有巨大优势。
2.短距离通信：低功耗蓝牙通信范围通常在几十米左右，适用于设备之间短距离通信的场景。
3.快速建立连接：低功耗蓝牙能够快速建立连接和断开连接，适用于一些对实时性要求较高的应用场景。
4.简化连接流程：低功耗蓝牙方案使用了简化的连接流程，减少了连接时间和连接过程中的功耗，提高了用户体验。
5.广播和扫描功能：低功耗蓝牙方案支持广播和扫描功能，这对于设备发现和信息交换非常有用。
应用低功耗蓝牙方案在众多领域有着广泛的应用，包括但不限于以下方面：1.健康监测：低功耗蓝牙方案被广泛应用于医疗设备、健康监测设备等领域。
它能够实时监测患者的生理数据，并将数据传输到移动设备或云端进行分析。
2.物联网设备：低功耗蓝牙方案是物联网设备中常用的通信技术之一。
它能够实现设备之间的互联互通，实现智能家居、智能城市等应用。
3.传感器网络：低功耗蓝牙方案可以将多个传感器组织成网络，实时采集环境数据，并将数据传输给中心节点进行处理和分析。
4.智能穿戴设备：低功耗蓝牙方案被广泛应用于智能手表、智能眼镜等穿戴设备中。
issc芯片
issc芯片ISSC芯片是一种低功耗蓝牙技术的解决方案，是全球领先的蓝牙系统单芯片制造商之一。
该公司专注于设计和提供集成电路解决方案，以满足不同行业和产品应用的需求。
ISSC芯片在低功耗蓝牙（Low Energy Bluetooth）技术方面具有显著优势。
低功耗蓝牙技术是蓝牙4.0标准中新增加的功能，旨在为传输小量数据的应用提供低功耗和长时间待机的能力。
相比传统的蓝牙技术，低功耗蓝牙技术能够大幅降低能耗，从而延长设备的电池寿命。
ISSC芯片具有丰富的产品线，包括单模和双模芯片。
单模芯片适用于只需要低功耗蓝牙技术的应用，而双模芯片则同时支持传统蓝牙和低功耗蓝牙技术，适用于对兼容性和通信距离要求较高的应用。
除了低功耗蓝牙技术外，ISSC芯片还支持其他功能，如音频传输、语音识别和噪声抑制等。
这些功能使得ISSC芯片能够被广泛应用于智能音箱、耳机、音频设备、健康手环、智能家居等各类产品。
ISSC芯片在市场上得到了广泛的应用和认可。
其产品具有高性能、低功耗和可靠性的特点，能够满足不同行业和产品需求的要求。
公司还提供软件开发工具和技术支持，帮助客户快速设计和开发出高品质的产品。
未来，随着物联网技术的发展和应用的普及，ISSC芯片有望在更多领域得到应用。
例如智能家居、智能医疗、智能交通和智能制造等领域将需要更多低功耗蓝牙技术的支持，而ISSC 芯片正是具备这方面能力的先进解决方案之一。
总之，ISSC芯片是一种先进的低功耗蓝牙技术解决方案，具备高性能、低功耗和可靠性的特点。
它的广泛应用和市场认可使之成为全球领先的蓝牙系统单芯片制造商之一，未来有望在不同领域推动物联网技术的发展。