隨著TWS藍牙耳機的普及,充電倉作為其重要組成部分,對電源管理芯片的性能提出了更高要求。電源管理芯片作為充電倉的"大腦",負責鋰電池的充放電管理、電量監(jiān)測和系統保護等關鍵功能,直接影響產品的續(xù)航能力、充電效率和使用安全性。本文將詳細介紹藍牙耳機充電倉中常用的電源管理芯片,并重點分析華芯邦的相關解決方案。

作為一款消費電子產品，TWS耳機通過無線藍牙技術、內置電池供電，以及配備移動充電盒等方式，提供了開蓋即連、拿出即用的便捷使用體驗，受到了廣大用戶的喜愛。但同時，由于體積限制，內置電池容量有限的原因，也帶來了與手機一樣的續(xù)航焦慮問題。并且隨著用戶使用時長的不斷增長，續(xù)航時間成為了TWS耳機用戶普遍關心的焦點。

高通發(fā)布的《2023音頻產品使用現狀調研報告》顯示，“使用無線耳塞/頭戴式耳機的十大痛點”中，電池續(xù)航不足位列第二位，成為了影響用戶體驗的主要因素之一;而在“2023年真無線耳塞十大購買驅動因素”中，續(xù)航時間位列第三，僅次于耳機佩戴舒適度和價格。因此，續(xù)航時間的提升，將能夠有效提升品牌產品的競爭力。

針對于TWS耳機續(xù)航問題，目前市場上也有著多種解決方案，包括通過持續(xù)優(yōu)化電路，最大可能的降低系統運行以及待機時的功耗;通過快速充電，降低充電時間，為耳機快速恢復能量，提升用戶體驗;采用高壓電池，進一步提升電池能量密度，達到延長續(xù)航的目的。

另外還有一種，是通過采用電壓跟隨的充電策略，減少能量損耗，提升充電盒電池到耳機電池的轉換效率，從而實現更持久的綜合續(xù)航時間。此篇文章，我愛音頻網便來為大家詳細介紹一下這種充電方式與傳統充電方式的區(qū)別，并分享一款目前市場上已經采用電壓跟隨充技術的電源管理方案。

一、藍牙耳機充電倉電源管理芯片的重要性，藍牙耳機充電倉的電源管理芯片是實現高效、安全充電的核心組件。其主要功能包括:鋰電池充電管理:實現恒流/恒壓充電模式,確保電池充滿的同時避免過充。同步升壓轉換:將鋰電池電壓升壓至5V,為藍牙耳機供電。電量監(jiān)測:通過高精度ADC實現電池電量的準確檢測。系統保護:包括過壓、過流、短路和過溫保護等。低功耗控制:在待機模式下最小化功耗,延長續(xù)航時間。一款優(yōu)秀的電源管理芯片能夠顯著提升充電倉的性能,包括充電速度提升20%以上,續(xù)航時間延長15-20%,同時確保充電過程的安全性。

二、市場主流電源管理芯片型號，目前市場上常見的藍牙耳機充電倉電源管理芯片主要來自以下廠商:英集芯(Injoinic)支持雙耳機獨立檢測,同步升壓效率高達93%,靜態(tài)電流低至15μA。支持智能雙向通訊,實現開蓋即連功能,提升用戶體驗。思遠半導體(TPS)集成充電和放電模塊,支持EN使能控制,采用ESSOP10封裝。支持NTC保護功能,單芯片即可實現充電倉設計,無需外部MCU。昇生微電子(SinhMicro)SS809:高度集成的單芯片解決方案,支持多種燈效指示,封裝尺寸小。微源半導體(LPS)LP5907:低壓差線性穩(wěn)壓器,適用于對噪聲敏感的應用場景。這些芯片各具特色,涵蓋了從基礎功能到高端智能的不同需求,滿足了各類藍牙耳機充電倉的設計要求。

三、華芯邦科技電源管理芯片解決方案，作為國內領先的電源管理芯片供應商,推出了一系列適用于藍牙耳機充電倉的解決方案,華芯邦可應用于藍牙耳機充電倉的充電芯片包括PB1157、PB1153、DC0035E及HT40546HA等型號。其中，PB1157為0.3A同步充電升壓轉換芯片，支持雙通道1-4燈指示;PB1153是ESOP8封裝的充放電管理芯片，專為藍牙耳機充電倉設計;DC0035E為TWS充電芯片升壓轉換器SOC移動電源IC;HT40546則是SOT23-5封裝的鋰電充電芯片。這些芯片均針對藍牙耳機充電倉的低功耗、高集成度需求優(yōu)化，具備充放電管理、升壓轉換等功能，適配TWS耳機等消費電子場景。

其中固然有蘋果一貫優(yōu)良的工業(yè)設計，IOS系統加持等因素，但更不能忽視的是技術上的創(chuàng)新，AirPods撬動了TWS(True Wireless Stereo)真無線耳機這個概念，所謂的TWS指的是具有兩個耳塞，中間無任何線材連接，且兩個耳塞均可以獨立工作的無線耳機，無線耳機中，無論頭戴式，入耳式，頸掛式還是AirPods這種兩個獨立耳塞的形式，均是使用藍牙與手機進行聯系。

藍牙協議的特點是對信息進行加密解密的密鑰只能在兩個設備之間創(chuàng)建共享，數據的傳輸也僅限于在兩個設備之間進行，因此，以前的無線藍牙耳機均是在左耳機收到數據之后再轉發(fā)給副耳塞，這樣的傳輸方式會讓副耳塞產生時延，因此主耳塞也必須主動時延，等待副耳塞，才能實現雙耳聲音同步，不僅時延高，這一方案更存在主耳塞比副耳塞耗電更高的問題，耳機的整體續(xù)航時間很難提升，主副耳塞的電池壽命也會存在差異，耳機壽命被無形縮短，所以AirPods發(fā)布之前，主流耳機廠商設計藍牙耳機時，優(yōu)先考慮的都是有線連接的一體式設計，并不太考慮兩個獨立耳塞的形式。

蘋果2016年，推出的AirPods則使用新的技術方案，在他們的方案中，雖然有主副耳機之分，但可以互相切換，系統會認定先從耳機盒里拿出的耳塞是主耳塞，當主耳塞與手機建立藍牙連接后，向副耳塞發(fā)送的不是聲音信號，而是藍牙連接的密鑰，副耳塞使用這一秘鑰監(jiān)聽手機和主耳塞之間的信息，這樣兩只耳塞就可以同時接收信號，以此解決高時延問題。

有AirPods的朋友可以做個測試，在IPHONE上關閉AirPods的自動人耳檢測，先從耳機盒拿出一只耳塞，IPHONE會與它建立藍牙連接，這支耳塞成為主耳塞，當我們佩戴這只主耳塞時，另一只耳塞無論放在哪里，都不會影響主耳塞工作，但如果我們佩戴副耳塞，把主耳塞移開時，如果主耳塞與IPHONE的距離超出了藍牙連接范圍，副耳塞便會停止工作。

通俗來講，在普遍的傳統充電方式中，充電盒內部電源管理芯片為內置電池升壓到5V，經過耳機內部的充電IC，再為耳機內部電池充電。在這一過程中，由于耳機電池剩余電量會影響電池電壓，當電池低電量時，電壓也隨之降低，恒定5V電壓充電，會有大量電能通過熱量的形式損耗。因此，傳統充電方式轉換效率普遍只能達到50%~55%。

電壓跟隨充電方式，對這一問題進行了有效改善。其能夠根據耳機電池電壓動態(tài)調整電源管理芯片輸出電壓，從而降低熱損耗，提升充電盒電池到耳機電池的轉換效率;同時也降低了發(fā)熱，提高了充電安全性，延長了產品使用壽命。TWS市場火爆，帶動整個供應鏈當中的核心零部件快速放量，其中的電源管理芯片也不列外，但是從TWS耳機角度看，電源管理芯片卻極少受到市場重點關注，因為電源管理芯片占整個TWS耳機成本較少，最開始從TWS耳機角度看很容易誤認為是個小賽道，附加值不高。我想說電源管理芯片應用領域非常廣，工業(yè)級、汽車級、家電級、消費電子級等，背后行業(yè)空間。

電源管理芯片被稱為電子設備的“心臟”。電源管理芯片屬于模擬芯片子賽道，負責電子設備所需的電能的變換，一旦失效將導致電子設備停止工作，功能性作用不言而喻。另外模擬芯片具有不追求先進制程，更新迭代速度較慢的特點。所以目前全球電源管理芯片賽道競爭格局趨于穩(wěn)定，首先按照應用領域技術壁壘給電源管理芯片分類：從芯片工作電壓依次為：工業(yè)級(800V-1200V)>汽車級(800V-1000V)>家電級(200V-650V)>消費電子級(3V-15V。)產品技術附加值由高到低的領域依次為：工業(yè)級>汽車級>家電>消費電子級。電壓越高技術難度越高，產品毛利率越高。目前高端的工業(yè)級、汽車級幾乎被國外幾個大玩家寡頭壟斷，其中包括德州儀器、亞德諾、英飛凌等，其市場份額根據公開資料整理已經超過80%。我國電源管理芯片玩家由于起步較晚，從低端產品開始，主要是家電級與消費電子級，其中TWS就是消費電子類中代表產品。