隨著TWS藍牙耳機爆發性增長,TWS耳機由于可以擺脫線的束縛,深受消費者青睞。而充電盒作為TWS耳機的標配,一方面用于充電,另一方面還能起到收納的效果,也是TWS耳機的重組成部分。
受限于充電盒大小,充電盒的容量一般在200到700mAh,因此器件的小型化與低功耗成為設計的重點,許多廠商在這方面下重功夫,推出了各種型號的MCU、傳感器,用于提高產品的穩定性與續航能力。
電子發燒友對充電盒系統涉及的主要器件作了整理,主要從廠商及其相關產品特點進行展開,詳細內容見以下表格。
微控制器
1、意法半導體
意法半導體STM32F030x微控制器集成了高性能ARM皮層32位RISC內核,工作頻率為48MHz,高速嵌入式存儲器(高達64kbytes的閃存和8kbytes的SRAM),以及廣泛的增強外設和I/O。所有設備都提供標準通信接口(最多兩個I2C、最多兩個SPI和最多兩個USART)、一個12位ADC、最多6個通用16位定時器和一個高級控制PWM定時器。
STM32F030x微控制器在-40到+85°C的溫度范圍內工作,從2.4到3.6V的電源。一套完整的節能模式允許設計低功耗應用。STM32F030x微控制器包括四個不同封裝的設備,從20針到64針不等。根據所選設備的不同,包括不同的外圍設備集。
2、HOLTEK
HOLTEK合泰BS83A02A-4雙通道觸摸IC,芯片內部集成高性能、低功耗雙通道電容傳感器,利用RC震蕩原理來檢測電容變化,從而實現入耳檢測及按鍵功能。BS83A02A-4具有BS83xxxA系列的特性,如省電、高觸控偵測更新率及抗電源干擾能力佳等優點。
BS83A02A-4提供2個觸控按鍵,兩個I/O,LVR固定為2.1V,適合以電池為電源的應用,例如:遙控器,電子表,行動電源等產品,提供體積極小的6-pinSOT23-6封裝,適用于面積極小化的產品。
鋰離子電池
1、欣旺達
電池采用商標一體化包裹,外觀美觀,體型小巧。電池支持快速充電,減少充電時間。應用領域/特點:智能穿戴類電池/藍牙耳機盒電池。
工作電壓3.85V,終止放電電壓3.0V,充電電壓4.4V,充電電流415mAMAX,放電電流:400mAMAX,尺寸大小為34.6*18.5*5.55mm。
2、紫建電子
紫建電子已有批量生產的1254型號電池產品,標稱容量可達到或接近60mAh水平。
紫建電子的疊片路線將正負極片與隔膜依次堆疊,與卷繞路線電芯制造方式具有明顯不同。疊片電池的每片正負極片均連有極耳,而卷繞電池僅在兩端連接極耳。此外,紫建電子正負極片采用了單層活性層涂覆的技術,節約生產資源,同時可降低工作環境污染。
3、國光電子
AEC751437
國光電子AEC751437型號的產品已被眾多音頻品牌客戶采用,其額定電壓3.8V,容量350mAh,1.33Wh,充電限制電壓:4.35V
AEC501224
最小容量110mAh,內阻≤280mΩ,最大厚度4.97mm,最大寬度12.30mm,最大長度26.50mm,極耳中心距4.7~7.2mm,極耳寬度2.0mm。
金賽爾
金賽爾CEL08130采用鋁塑膜封裝方式,標稱電壓3.7V,重量約1.65g,內阻小于300mΩ,外形尺寸方面厚度8.0mm,寬度約8.0mm,長度約13.0mm,充電溫度0~+45℃,放電溫度-20~+60℃。
瓦爾塔
瓦爾塔(VARTA)是一家有著將近125年歷史的專業電池廠商。瓦爾塔CP1254電壓3.7V,容量:50mAh,具體尺寸為直徑12mm,高度5.4mm,重量:1.6g。所有VARTA電池的電芯都是在德國全自動化生產線上制造出來的,產品擁有非常好的穩定性、可靠性和安全性。
霍爾傳感器
1、芯進電子
芯進電子(CrossChip)推出的全極性鎖存型微功耗霍爾開關CC6207和CC6211,除了常規的封裝外,還推出了0.95mm*0.95mm的超小DFN封裝供用戶設計使用,并且功耗僅3uA,并且具有良好的溫度穩定性,開關點漂移低,反應速度快,工作頻率為40Hz等特性,廣泛應用于對尺寸功耗有要求的物聯網產品。
CC6207和CC6211的特點:工作范圍為2~5V,微功耗、反應速度快的特性,工作頻率為40Hz,全極性輸出,對南極和北極磁場均可響應,同時有良好的溫度穩定性,開關點漂移低采用TSOT23-3小尺寸封裝
CC6207和CC6211的功能框圖
2、TI
DRV5032器件是一款超低功耗數字開關霍爾效應傳感器,專為最緊湊型系統和電池電量敏感型系統而設計。該器件可提供多種磁性閾值、采樣率、輸出驅動器和封裝以適配各種應用中的數字輸入D類音頻放大器。當施加的磁通量密度超過BOP閾值時,器件會輸出低電壓。輸出會保持低電壓,直到磁通量密度低于BRP,隨后輸出將驅動高電壓或變成高阻抗,具體取決于器件版本。通過集成內部振蕩器,該器件可對磁場進行采樣,并以20Hz或5Hz的速率更新輸出,以實現最低電流消耗??商峁┤珮O和單極磁響應。此器件可在1.65V至5.5V的VCC范圍內工作,并采用標準SOT-23、TO-92和小型X2SON封裝。
DRV5032完全能夠實現每秒提供5次磁鐵檢測信息。此頻率允許您使用DRV5032的低功耗選項,該器件僅消耗約0.5μA的靜態電流,不會電池使用時間產生嚴重影響。
骨聲紋傳感器
1、意法半導體
意法半導體出品的骨聲紋傳感器型號為STLIS25BA,封裝尺寸為2.5*2.5*0.86mm,這顆傳感器在蘋果的三代AirPods產品中均有應用,VIVO在去年發布的TWSEarphone也使用了這顆傳感器。LIS25BA是一種配備有專用TDM接口的低噪聲、高帶寬、3軸數字加速度計。
LIS25BA的滿量程為±3.85g并使用時分復用(TDM)接口工作。
LIS25BA采用纖薄的小型塑料平面網格陣列封裝(LGA),可確保在更大的溫度范圍(-40°C至+85°C)內正常工作。
2、Sonion
Sonion公司骨聲紋傳感器命名為VoicePick-upUnit(VPU),型號為VPU14AA01,VPU14AA01是單軸振動傳感器,輸出的是模擬信號,封裝尺寸3.5*2.65*1.5mm。華為在Freebuds2Pro和Freebuds3均使用了這顆傳感器。
紅外距離傳感器
捷騰光電
捷騰光電JSA-1221有業界最薄0.7mm的設計,更利于TWS耳機的精巧設計,在功耗上更為優化,在分辯率上提高至10位,對于入耳與離耳判斷更加精確。
捷騰光電光傳感器產品優勢:多樣化傳感器種類;緊湊式封裝,小型化設計;產品一致性高,高低溫環境讀值自動補償;多項光參數強度調控;低功耗設計,完整的FAE技術支持。
過流保護IC
韋爾半導體
韋爾半導體在國內LDO市場有著非常好的市場占有率。為了滿足TWS耳機低功耗、小體積、輕量化等需求,推出靜態電流低、輸出精度高、封裝小的WL2825D和WL2815D,非常適合TWS耳機等智能可穿戴設備。
其中,WL2825D的靜態電流可低至0.6uA,能夠有效提高電能利用率,延長設備待機時間;±1%的高輸出電壓精度,確保負載工作在理想的供電環境。其采用DFN1X1-4L封裝,尺寸小,熱阻低,通用性強,能夠滿足TWS耳機輕便小巧的需求。
除了WL2825D,韋爾半導體還有具備更高帶載能力的WL2815D。其功耗稍高,價格更低,為側重性價比的客戶和應用提供了解決方案。提供1.2~3.3V多種輸出電壓版本,其封裝和WL2825D引腳兼容。
仙童
安森美收購了仙童,仙童的NC7WB66L8X是一款模擬開關IC,采用MICROPAK8封裝,最大導通電阻為10Ohms,開關電壓最大值為4.5V,工作電源電壓為1.65V-6.5V,工作溫度范圍為-40℃-+85℃。
受限于充電盒大小,充電盒的容量一般在200到700mAh,因此器件的小型化與低功耗成為設計的重點,許多廠商在這方面下重功夫,推出了各種型號的MCU、傳感器,用于提高產品的穩定性與續航能力。
電子發燒友對充電盒系統涉及的主要器件作了整理,主要從廠商及其相關產品特點進行展開,詳細內容見以下表格。
微控制器
1、意法半導體
意法半導體STM32F030x微控制器集成了高性能ARM皮層32位RISC內核,工作頻率為48MHz,高速嵌入式存儲器(高達64kbytes的閃存和8kbytes的SRAM),以及廣泛的增強外設和I/O。所有設備都提供標準通信接口(最多兩個I2C、最多兩個SPI和最多兩個USART)、一個12位ADC、最多6個通用16位定時器和一個高級控制PWM定時器。
STM32F030x微控制器在-40到+85°C的溫度范圍內工作,從2.4到3.6V的電源。一套完整的節能模式允許設計低功耗應用。STM32F030x微控制器包括四個不同封裝的設備,從20針到64針不等。根據所選設備的不同,包括不同的外圍設備集。
2、HOLTEK
HOLTEK合泰BS83A02A-4雙通道觸摸IC,芯片內部集成高性能、低功耗雙通道電容傳感器,利用RC震蕩原理來檢測電容變化,從而實現入耳檢測及按鍵功能。BS83A02A-4具有BS83xxxA系列的特性,如省電、高觸控偵測更新率及抗電源干擾能力佳等優點。
BS83A02A-4提供2個觸控按鍵,兩個I/O,LVR固定為2.1V,適合以電池為電源的應用,例如:遙控器,電子表,行動電源等產品,提供體積極小的6-pinSOT23-6封裝,適用于面積極小化的產品。
鋰離子電池
1、欣旺達
電池采用商標一體化包裹,外觀美觀,體型小巧。電池支持快速充電,減少充電時間。應用領域/特點:智能穿戴類電池/藍牙耳機盒電池。
工作電壓3.85V,終止放電電壓3.0V,充電電壓4.4V,充電電流415mAMAX,放電電流:400mAMAX,尺寸大小為34.6*18.5*5.55mm。
2、紫建電子
紫建電子已有批量生產的1254型號電池產品,標稱容量可達到或接近60mAh水平。
紫建電子的疊片路線將正負極片與隔膜依次堆疊,與卷繞路線電芯制造方式具有明顯不同。疊片電池的每片正負極片均連有極耳,而卷繞電池僅在兩端連接極耳。此外,紫建電子正負極片采用了單層活性層涂覆的技術,節約生產資源,同時可降低工作環境污染。
3、國光電子
AEC751437
國光電子AEC751437型號的產品已被眾多音頻品牌客戶采用,其額定電壓3.8V,容量350mAh,1.33Wh,充電限制電壓:4.35V
AEC501224
最小容量110mAh,內阻≤280mΩ,最大厚度4.97mm,最大寬度12.30mm,最大長度26.50mm,極耳中心距4.7~7.2mm,極耳寬度2.0mm。
金賽爾
金賽爾CEL08130采用鋁塑膜封裝方式,標稱電壓3.7V,重量約1.65g,內阻小于300mΩ,外形尺寸方面厚度8.0mm,寬度約8.0mm,長度約13.0mm,充電溫度0~+45℃,放電溫度-20~+60℃。
瓦爾塔
瓦爾塔(VARTA)是一家有著將近125年歷史的專業電池廠商。瓦爾塔CP1254電壓3.7V,容量:50mAh,具體尺寸為直徑12mm,高度5.4mm,重量:1.6g。所有VARTA電池的電芯都是在德國全自動化生產線上制造出來的,產品擁有非常好的穩定性、可靠性和安全性。
霍爾傳感器
1、芯進電子
芯進電子(CrossChip)推出的全極性鎖存型微功耗霍爾開關CC6207和CC6211,除了常規的封裝外,還推出了0.95mm*0.95mm的超小DFN封裝供用戶設計使用,并且功耗僅3uA,并且具有良好的溫度穩定性,開關點漂移低,反應速度快,工作頻率為40Hz等特性,廣泛應用于對尺寸功耗有要求的物聯網產品。
CC6207和CC6211的特點:工作范圍為2~5V,微功耗、反應速度快的特性,工作頻率為40Hz,全極性輸出,對南極和北極磁場均可響應,同時有良好的溫度穩定性,開關點漂移低采用TSOT23-3小尺寸封裝
CC6207和CC6211的功能框圖
2、TI
DRV5032器件是一款超低功耗數字開關霍爾效應傳感器,專為最緊湊型系統和電池電量敏感型系統而設計。該器件可提供多種磁性閾值、采樣率、輸出驅動器和封裝以適配各種應用中的數字輸入D類音頻放大器。當施加的磁通量密度超過BOP閾值時,器件會輸出低電壓。輸出會保持低電壓,直到磁通量密度低于BRP,隨后輸出將驅動高電壓或變成高阻抗,具體取決于器件版本。通過集成內部振蕩器,該器件可對磁場進行采樣,并以20Hz或5Hz的速率更新輸出,以實現最低電流消耗??商峁┤珮O和單極磁響應。此器件可在1.65V至5.5V的VCC范圍內工作,并采用標準SOT-23、TO-92和小型X2SON封裝。
DRV5032完全能夠實現每秒提供5次磁鐵檢測信息。此頻率允許您使用DRV5032的低功耗選項,該器件僅消耗約0.5μA的靜態電流,不會電池使用時間產生嚴重影響。
骨聲紋傳感器
1、意法半導體
意法半導體出品的骨聲紋傳感器型號為STLIS25BA,封裝尺寸為2.5*2.5*0.86mm,這顆傳感器在蘋果的三代AirPods產品中均有應用,VIVO在去年發布的TWSEarphone也使用了這顆傳感器。LIS25BA是一種配備有專用TDM接口的低噪聲、高帶寬、3軸數字加速度計。
LIS25BA的滿量程為±3.85g并使用時分復用(TDM)接口工作。
LIS25BA采用纖薄的小型塑料平面網格陣列封裝(LGA),可確保在更大的溫度范圍(-40°C至+85°C)內正常工作。
2、Sonion
Sonion公司骨聲紋傳感器命名為VoicePick-upUnit(VPU),型號為VPU14AA01,VPU14AA01是單軸振動傳感器,輸出的是模擬信號,封裝尺寸3.5*2.65*1.5mm。華為在Freebuds2Pro和Freebuds3均使用了這顆傳感器。
紅外距離傳感器
捷騰光電
捷騰光電JSA-1221有業界最薄0.7mm的設計,更利于TWS耳機的精巧設計,在功耗上更為優化,在分辯率上提高至10位,對于入耳與離耳判斷更加精確。
捷騰光電光傳感器產品優勢:多樣化傳感器種類;緊湊式封裝,小型化設計;產品一致性高,高低溫環境讀值自動補償;多項光參數強度調控;低功耗設計,完整的FAE技術支持。
過流保護IC
韋爾半導體
韋爾半導體在國內LDO市場有著非常好的市場占有率。為了滿足TWS耳機低功耗、小體積、輕量化等需求,推出靜態電流低、輸出精度高、封裝小的WL2825D和WL2815D,非常適合TWS耳機等智能可穿戴設備。
其中,WL2825D的靜態電流可低至0.6uA,能夠有效提高電能利用率,延長設備待機時間;±1%的高輸出電壓精度,確保負載工作在理想的供電環境。其采用DFN1X1-4L封裝,尺寸小,熱阻低,通用性強,能夠滿足TWS耳機輕便小巧的需求。
除了WL2825D,韋爾半導體還有具備更高帶載能力的WL2815D。其功耗稍高,價格更低,為側重性價比的客戶和應用提供了解決方案。提供1.2~3.3V多種輸出電壓版本,其封裝和WL2825D引腳兼容。
仙童
安森美收購了仙童,仙童的NC7WB66L8X是一款模擬開關IC,采用MICROPAK8封裝,最大導通電阻為10Ohms,開關電壓最大值為4.5V,工作電源電壓為1.65V-6.5V,工作溫度范圍為-40℃-+85℃。
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