隨著TWS藍(lán)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(fù)責(zé)鋰電池的充放電管理、電量監(jiān)測和系統(tǒng)保護(hù)等關(guān)鍵功能,直接影響產(chǎn)品的續(xù)航能力、充電效率和使用安全性。本文將詳細(xì)介紹藍(lán)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(guān)解決方案。

作為一款消費電子產(chǎn)品，TWS耳機通過無線藍(lán)牙技術(shù)、內(nèi)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(nèi)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(guān)心的焦點。

高通發(fā)布的《2023音頻產(chǎn)品使用現(xiàn)狀調(diào)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(qū)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(chǎn)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(tǒng)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(fù)能量，提升用戶體驗;采用高壓電池，進(jìn)一步提升電池能量密度，達(dá)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(zhuǎn)換效率，從而實現(xiàn)更持久的綜合續(xù)航時間。此篇文章，我愛音頻網(wǎng)便來為大家詳細(xì)介紹一下這種充電方式與傳統(tǒng)充電方式的區(qū)別，并分享一款目前市場上已經(jīng)采用電壓跟隨充技術(shù)的電源管理方案。

一、藍(lán)牙耳機充電倉電源管理芯片的重要性，藍(lán)牙耳機充電倉的電源管理芯片是實現(xiàn)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(xiàn)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(zhuǎn)換:將鋰電池電壓升壓至5V,為藍(lán)牙耳機供電。電量監(jiān)測:通過高精度ADC實現(xiàn)電池電量的準(zhǔn)確檢測。系統(tǒng)保護(hù):包括過壓、過流、短路和過溫保護(hù)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(lán)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(dá)93%,靜態(tài)電流低至15μA。支持智能雙向通訊,實現(xiàn)開蓋即連功能,提升用戶體驗。思遠(yuǎn)半導(dǎo)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(hù)功能,單芯片即可實現(xiàn)充電倉設(shè)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(dǎo)體(LPS)LP5907:低壓差線性穩(wěn)壓器,適用于對噪聲敏感的應(yīng)用場景。這些芯片各具特色,涵蓋了從基礎(chǔ)功能到高端智能的不同需求,滿足了各類藍(lán)牙耳機充電倉的設(shè)計要求。

三、華芯邦科技電源管理芯片解決方案，作為國內(nèi)領(lǐng)先的電源管理芯片供應(yīng)商,推出了一系列適用于藍(lán)牙耳機充電倉的解決方案,華芯邦可應(yīng)用于藍(lán)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(zhuǎn)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(lán)牙耳機充電倉設(shè)計;DC0035E為TWS充電芯片升壓轉(zhuǎn)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(lán)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(zhuǎn)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(shè)計，IOS系統(tǒng)加持等因素，但更不能忽視的是技術(shù)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(lán)牙與手機進(jìn)行聯(lián)系。

藍(lán)牙協(xié)議的特點是對信息進(jìn)行加密解密的密鑰只能在兩個設(shè)備之間創(chuàng)建共享，數(shù)據(jù)的傳輸也僅限于在兩個設(shè)備之間進(jìn)行，因此，以前的無線藍(lán)牙耳機均是在左耳機收到數(shù)據(jù)之后再轉(zhuǎn)發(fā)給副耳塞，這樣的傳輸方式會讓副耳塞產(chǎn)生時延，因此主耳塞也必須主動時延，等待副耳塞，才能實現(xiàn)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(shè)計藍(lán)牙耳機時，優(yōu)先考慮的都是有線連接的一體式設(shè)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(shù)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(tǒng)會認(rèn)定先從耳機盒里拿出的耳塞是主耳塞，當(dāng)主耳塞與手機建立藍(lán)牙連接后，向副耳塞發(fā)送的不是聲音信號，而是藍(lán)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(guān)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(lán)牙連接，這支耳塞成為主耳塞，當(dāng)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(lán)牙連接范圍，副耳塞便會停止工作。

通俗來講，在普遍的傳統(tǒng)充電方式中，充電盒內(nèi)部電源管理芯片為內(nèi)置電池升壓到5V，經(jīng)過耳機內(nèi)部的充電IC，再為耳機內(nèi)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(dāng)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(tǒng)充電方式轉(zhuǎn)換效率普遍只能達(dá)到50%~55%。

電壓跟隨充電方式，對這一問題進(jìn)行了有效改善。其能夠根據(jù)耳機電池電壓動態(tài)調(diào)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(zhuǎn)換效率;同時也降低了發(fā)熱，提高了充電安全性，延長了產(chǎn)品使用壽命。TWS市場火爆，帶動整個供應(yīng)鏈當(dāng)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(guān)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(rèn)為是個小賽道，附加值不高。我想說電源管理芯片應(yīng)用領(lǐng)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(shè)備的“心臟”。電源管理芯片屬于模擬芯片子賽道，負(fù)責(zé)電子設(shè)備所需的電能的變換，一旦失效將導(dǎo)致電子設(shè)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(jìn)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(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)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(chǎn)品技術(shù)附加值由高到低的領(lǐng)域依次為：工業(yè)級>汽車級>家電>消費電子級。電壓越高技術(shù)難度越高，產(chǎn)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(jù)公開資料整理已經(jīng)超過80%。我國電源管理芯片玩家由于起步較晚，從低端產(chǎn)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(chǎn)品。