輕松延長TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)的充電盒的電池使用壽命

作者： TI 工程師 Eileen Zhang

自從iPhone7取消3.5mm插孔后，藍(lán)牙耳機(jī)市場得到迅猛發(fā)展，藍(lán)牙耳機(jī)種類也層出不窮。相比普通藍(lán)牙耳機(jī)，TWS (True Wireless Stereo) 真無線藍(lán)牙耳機(jī)具有如下優(yōu)點：左右單元無物理連接，完全摒棄有線煩惱，運(yùn)動更自由；使用方式多樣，既可獨(dú)享，又可分享。

由于TWS耳機(jī)左右單元無物理連接的特性，一般情況下耳機(jī)無法通過microUSB接口充電。為了解決這個問題，幾乎所有的TWS耳機(jī)都配備了兼具充電和收納功能的便攜盒，沒電的時候只要把耳機(jī)放入盒內(nèi)，便自動開始充電，十分方便。

圖1. TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)

耳機(jī)充電盒內(nèi)需要升壓變換器，將鋰電池電壓升至5V給耳機(jī)充電。由于體積的限制，充電盒的電池容量一般在500mAH以內(nèi)，可以支持兩個50mAH無線耳機(jī)充電3~4次左右。為了延長充電盒子的電池使用壽命，需要選擇超低功耗的升壓變換器。

德州儀器的TPS61099X系列升壓變換器的輸入電壓范圍是0.7V到5.5V，輸出電壓范圍是1.8V到5.5V。其整體靜態(tài)功耗只有1uA，可大幅延長充電盒子的使用時間；同時采用了1.23mm×0.88mm的6球WCSP 封裝，整體Layout圖如圖2所示。由于TPS610997固定輸出5V，可省下輸出反饋端的兩個分壓電阻，整體尺寸僅為4.7mm×3mm，使得其非常適合這個充電盒子應(yīng)用。

圖2. TPS610997 Layout 圖

此外，TPS61099X還可實現(xiàn)真關(guān)斷，短路保護(hù)，以及Pass-Through功能。其中，芯片的Pass-Through可用于實現(xiàn)充電盒的負(fù)載檢測功能。當(dāng)耳機(jī)未插入充電盒或者插入充電盒但已經(jīng)充滿的情況下，升壓變換器不工作，但此時輸出端需要電壓信號來檢測負(fù)載狀態(tài)，從而控制升壓變換器是否啟動。

對于無Pass-Through功能的升壓變換器，通常在其輸入和輸出端之間接一個信號開關(guān)，當(dāng)升壓變換器不工作時，信號開關(guān)開通，為輸出端提供電壓。而對于具有Pass-Through功能的TPS61099X升壓變換器，當(dāng)其不工作時，鋰電池電壓也可以直通到輸出端，這就使得在不增加外部器件的情況下，也能實現(xiàn)負(fù)載檢測功能，從而簡化電路，節(jié)省成本。

使用TPS61099X對于延長充電盒電池壽命的計算

升壓變換器的靜態(tài)功耗對充電盒的充電效率及電池使用壽命有重要意義。以400mAH充電盒電池容量為例，如使用常規(guī)的升壓芯片（靜態(tài)電流都在50uA以上），每個月所消耗的靜態(tài)功耗會超過9%電池容量，對于這種類型的充電盒，長期不使用可能會造成內(nèi)部鋰電池的損壞。而TPS61099X的靜態(tài)功耗為1uA，每個月所消耗的靜態(tài)功耗僅為0.18%的電池容量，極大的延長了充電盒電池使用壽命并提高了產(chǎn)品的可靠性。

德州儀器的TPS61099X系列升壓變換器不僅具有1uA超低靜態(tài)功耗，極大地提高了TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)的充電盒電池的使用壽命；而且還有Pass-Through等功能，簡化整體電路，節(jié)省成本。如果您感興趣，可到TI官網(wǎng)下載用戶手冊，以及關(guān)于TWS的參考設(shè)計TIDA-050007。

審核編輯：符乾江