采用MCU設計TWS耳機充電盒方案

WS(TrueWirelessStereo)即真正無線立體聲，TWS藍牙耳機就意味著真無線立體聲藍牙耳機，不僅無線傳輸高品質音頻，更具備無線充電等便攜性優(yōu)點。藍牙耳機從原本的單耳到現(xiàn)在的雙耳，從原本的僅支持通話到現(xiàn)在支持音樂、語音助手甚至是心率監(jiān)測，經(jīng)過一段時間的發(fā)展后功能開始豐富。

自從蘋果AirPods發(fā)布后，消費者才開始真正的關注到這個品類。TWS真無線藍牙耳機也已經(jīng)在市場上占據(jù)了一席之地，諸多知名耳機商場紛紛跟進這一領域。目前手機廠商中，包括華為、OPPO、VIVO已經(jīng)開始有TWS耳機產(chǎn)品發(fā)售，傳統(tǒng)音頻廠商也已經(jīng)開始在TWS耳機市場布局，新興藍牙音頻廠商也開始發(fā)力。

新一代GD32E230系列MCU

本方案采用GD32E230系列MCU設計的無線充電控制板可用于TWS耳機盒子的充放電管理和系統(tǒng)控制，由深圳市天午科技有限公司提供。方案基于GigaDevice的GD32E230系列MCU作為系統(tǒng)的主控IC，MCU不但可以監(jiān)控鋰電池的工作狀態(tài)和霍爾開關的閉合狀態(tài)，還需要負責系統(tǒng)中其他IC的使能，控制電源IC MP3416的輸出，從而實現(xiàn)對TWS耳機的充電管理。同時，通過MCU的定時器和GPIO完成對LED指示燈的靈活控制，實現(xiàn)了個性化的充電狀態(tài)顯示功能。

GD32E230系列MCU配備Arm最新一代的Cortex-M23內(nèi)核，支持完整的Armv8-M基準指令集，最大限度地提高了代碼的緊湊性。并兼容所有的Armv6-M指令。GD32E230系列同時具備業(yè)內(nèi)最小封裝類型: LGA20 3x3mm，方便工程師在各類充電器，頭戴式耳機，電動牙刷等狹小的空間內(nèi)實現(xiàn)電路的設計。

GD32E230采用1.8V-3.6V寬電壓供電，I/O口可承受5V電平。全新設計的電壓域支持高級電源管理并針對節(jié)能便攜等低功耗應用場合提供了三種省電模式。在所有外設全速運行模式下的最大工作電流僅為118μA/MHz，深度睡眠模式下的電流更下降了86%，電池供電RTC時的待機電流僅為0.7μA，在確保高性能的同時實現(xiàn)了最佳的能效。MCU更具備了6KV靜電防護(ESD)和優(yōu)異的電磁兼容(EMC)能力，符合工業(yè)級高可靠性和溫度標準。

GD32E230系列MCU主要規(guī)格介紹：

Arm Cortex-M23@72MHz, 55DMIPS的處理性能；

Flash：64KB/32KB/16KB;

SRAM：8KB/6KB/4KB;

高速高精度ADC, 12BitsADC x1@2.6Msps，10通道；

高級定時器x1，可產(chǎn)生6路死區(qū)可調的互補PWM輸出；

通用定時器x5；

Flash帶硬件加密保護；

多種串行通訊方式：I2Cx2, SPIx2, UARTx2；

豐富的封裝類型：TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/ LQFP48

供電電壓：1.8V~3.6V

工業(yè)級的工作溫度范圍：-40℃~+85℃；

工業(yè)級的ESD特性：6000 Volt；

TWS耳機充電盒系統(tǒng)框圖

TWS耳機充電盒方案詳解

通過USB線或者無線充電IC NE6053提供給電路板穩(wěn)定的5V輸入電壓，鋰電池管理IC MP26029用于實現(xiàn)對鋰電池的充放電管理，電源IC MP3416用于實現(xiàn)從鋰電池取電，并對外部耳機進行5V供電；

GD32E230 MCU作為系統(tǒng)的主控IC，不但需要監(jiān)控鋰電池的工作狀態(tài)和霍爾開關的閉合狀態(tài)，還需要負責系統(tǒng)中其他IC的使能，控制電源IC MP3416的輸出，實現(xiàn)對TWS耳機的充電。同時，通過MCU的定時器和GPIO完成對LED指示燈的靈活控制，實現(xiàn)了個性化的充電狀態(tài)顯示功能。

TWS耳機充電盒控制板主要規(guī)格參數(shù)：

USB輸入電壓5V，鋰電池充電電流為500mA；

輸出電壓5V，對TWS耳機充電電流為100mA；

PCB待機電流15uA；

帶霍爾開關。

TWS耳機充電盒電路板實物圖