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如何设计一款优秀的TWS蓝牙耳机充电盒?

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如何设计一款优秀的TWS蓝牙耳机充电盒?

发布日期:2019-05-09 作者: 点击:

TWS 蓝牙耳机充电盒虽然是耳机附件,但是它的作用至关重要,由于耳机盒设计比较精致,体积较小,导致电池容量不高,需要长途物流、静默搁置,所以超低自放电是一项硬性指标。除此之外耳机盒电源芯片高集成度、安全性、性价比等也是工程师关注的重要方向。

下面我们将从 TWS 耳机充电盒内部构造、TWS 耳机充电盒顶针的用途、TWS 充电盒芯片案例等方面进行深度介绍,给大家全面解析如何设计一款优秀的 TWS 蓝牙耳机充电盒。


TWS 耳机充电盒内部构造


TWS 真无线蓝牙耳机由两只没有线缆,相互独立的耳机和一个为它们充电的耳机充电盒组成。在现今技术中,TWS 真无线蓝牙耳机的充电方式基本上都是由耳机充电盒进行充电,一方面是因为耳机小巧的内部无法容纳更大的电池,另一方面是充电插座和其它元件都会占用更大的空间。


1、电源 PCBA



TWS 耳机充电盒里面的电源 PCBA 主要有两大用途,既要负责充电盒内部电池充电,还需要负责充电盒内部电池升压输出为耳机充电。此外还肩负安全防护,防止内置锂电池过充、过放、短路、过流等保护功能。

首先,控制外部电源给 TWS 耳机电池盒充电,将外部充电器电量充入锂离子电池。这里的外部充电器主要为 5V 的充电器,如常见的手机适配器,接口为 MicroUSB 或 USB-C,然后降压转化为锂离子电池所需的 4.2V 电压进行充电,此外还有 4.3V 或 4.35V 多个规格。充电芯片有分为线性和开关两种,其中开关充电效率高、发热低,是目前主流的充电方式。


其次,TWS 耳机电池盒电源 PCBA 还需要对外给 TWS 蓝牙耳机供电,这时又会将锂离子电池升压为 5V,然后输出给耳机,耳机通过内部的充电电路完成对内置电池的充电。如此一来,当 TWS 耳机需要用电的时候,就可以放回充电盒自动补充电量。


充电盒升压芯片也分为同步和非同步两种,其中同步架构的效率高、发热低,非同步整流效率低一些,和移动电源的道理是一样的。


2、电池


据我爱音频网拆解,TWS 蓝牙耳机充电盒经常使用的电池有两大类,聚合物电池和圆柱电池。

最为常见的是锂离子聚合物电池,这个在业内又称为软包电池,这类电池跟手机上使用的一样。常见的形态都为方块状,由于电池尺寸可以灵活定制,适合设计小巧、轻薄的电池盒。


除此之外,18650 电池也有在充电盒中也有大量使用。这类电芯直径为 18mm,长度为 65mm,外观酷似圆柱体,因此业内也叫圆柱电池。18650 电池是行业的通用标准,适合大规模批量制造,因此在很多行业都有大量采用,包括大名鼎鼎的特斯拉电动车。

18650 电池的单体容量从 2000mAh-3500mAh 都有,可选的容量段丰富,用于 TWS 蓝牙耳机充电盒可给耳机提供更多续航时长。但是其体积比较大,用于设计 TWS 蓝牙耳机充电盒会略厚。


3、外壳

TWS 蓝牙耳机充电盒的外壳腔体用于固定、保护内部耳机、电路、电池,属于非常精密的结构部件。从图片上可见,里面内置了众多骨架和扣位,一方面起到加强壳体强度,另外做到严丝合缝。此外,有的电池盒还预留了暗埋磁铁的槽位,用于翻盖自动吸附,以及耳机收纳时固定。

TWS 耳机充电盒顶针的用途


TWS 充电盒中的金属触点,英文名为 Pogo Pin,这个章节我们来聊关于顶针的设计。有些厂商是将其单独放在一个小板上,大多数还是直接在主板上板载顶针。在 TWS 耳机充电盒上,我们有见过多种规格的顶针,有 2 根、3 根、5 根等等。通过查阅我爱音频网拆解报告可见,顶针使用具有规律性,整体分为两根针和三根及更多针。那么这么多顶针分别是什么用途呢?


1、两根顶针

两根顶针的设计是面前市面上最为常见的,这个设计可以满足 TWS 耳机充电刚需。两个顶针分别为正极和负极,用于将 TWS 充电盒电池仓的电量输送给耳机。这样一来,如将 TWS 作为通话蓝牙耳机使用时,一只耳机在工作,另一只耳机可以放入充电仓补充电量;如此循环使用,可以满足超长续航需求。

2、三根顶针

三根顶针的设计也比较常见。对于方案设计,用于耳机盒跟耳机通讯,耳机盒知道耳机的充电状态、对码、了解耳机状况。对于产线测试,可以配合耳机盒上的 MicroUSB/USB-C 接口,配合自动化测试设备,来测试耳机的综合指标。

3、五根顶针

而五根顶针的这种设计,兼顾了以上两种用途,还具备更多功能。这类设计在高端的 TWS 蓝牙耳机才能看到,比较少见。除了具备三根顶针的方案设计、产线测试等需求外,还可用于耳机内部存储的数据传输、耳机固件升级等功能。

TWS 充电盒芯片有哪些


通过拆解发现,TWS 蓝牙耳机充电盒内部构造是一个小容量的充电宝,包含了充放电电路、保护电路、电池三部分。相比充电宝电路而言,对小电流输出效率和静态低功耗的控制显得格外重要。

如何设计一款优秀的TWS蓝牙耳机充电盒?


本文网址:http://yariguie.com/news/366.html

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