近年來推出了許多可穿戴技術產品。耳戴式設備正在成為最受歡迎的可穿戴技術子集之一。在這個子集中，無線耳塞非常受歡迎，因為它們提供的移動性和無線性。耳塞在三個領域很重要——用于音樂和播客的手機接口、助聽器和個人聲音放大產品 (PSAP)，它們類似于助聽器但沒有醫療認證。這三者通常都提供可調頻率響應和主動背景噪聲消除。一些耳塞還有 4GB 的閃存用于離線播放。每個耳塞都使用需要充電的電池。

盡管使用了大量有線耳塞，但真正的無線立體聲 (TWS) 品種才是耳塞的發展方向。根據 Statista 的數據，2018 年第三季度，供應商在全球出貨了 1500 萬個 TWS 耳塞。到 2019 年第三季度，這一數字達到了 4250 萬。可充電耳戴式設備市場的持續成功將取決于將這些小型便攜式設備與可靠高效的電源管理系統相集成。在這里，我們將討論耳塞技術的一些最有前途的應用，并探索便攜式設備的電源管理解決方案，該解決方案通過管理電源和數據傳輸來簡化充電器和耳戴式設備之間的連接。

您的耳朵呈現出全新的選擇空間

可穿戴設備可以測量用戶的脈搏率，而帶有麥克風的可穿戴設備可用于向計算機和智能設備發出語音命令，這些設備包含 Google Assistant 和 Amazon Alexa 等數字助理。耳戴式設備還能夠集成白噪聲和粉紅噪聲發生器，用于淹沒煩人的背景噪聲以增強注意力、放松或睡眠。這些應用可能會顯著擴大耳塞市場。

可充電設計

TWS 無線耳戴式設備必須在其提供的外殼中為電池充電，通常每四到八小時一次。他們的收費制度對其市場成功至關重要。這些盒子還有一個電池，因此用戶可以在旅途中為耳機充電。充電盒通過 USB 端口充電大約需要 1.5 小時。

大多數耳戴式設備在其充電盒中使用三針連接器來提供 5V DC和通信通道。該通信通道用于監控充電盒和耳戴式設備中的電池。此鏈接也用于固件更新。某些型號還有第四個針腳，用于檢測每個耳塞何時放入其盒中。

更好的方法：MAX20340 電源管理 IC

鑒于可聽設備的尺寸，接口具有三個或四個觸點是一個問題。一種改進的方法僅使用兩個引腳，通信鏈路組合在電源引腳上。MAX20340雙向 DC電力線通信管理 IC 將電源和數據傳輸整合到一個通道中，這意味著只需要兩個引腳即可連接充電盒（圖 1）。

圖 1：MAX20340 采用非常小的 9 焊球、1.358mm 方形 WLP 封裝。（來源：貿澤電子）

MAX20340 是該問題的理想解決方案，提供雙向 166.7kbps 比特率 I 2 C 鏈路和高達 1.2A 充電電流的電源管理。該設備用于充電盒（主）和助聽器（從）。

MAX20340 還具有自動從設備檢測功能，這意味著充電盒無需霍爾效應傳感器或專用引腳即可識別耳戴式設備已對接。該芯片包括高 ESD 保護，無需額外的 TVS 二極管。主 IC 位于充電盒中，可尋址從 IC 位于每個耳塞內，如系統圖（圖 2）所示。

優化充電

耳戴式耳機的充電盒通常包含兩種電源：電池和 USB 連接器。外部降壓-升壓轉換器調節所選電源以確保其穩定。圖 2顯示了使用 Maxim MAX20340 電源管理 IC 的耳戴式充電系統圖。

圖 2：使用 MAX20340 的耳塞式充電系統框圖。該圖顯示了位于充電盒中的主 IC 和每個耳塞中可檢測的從屬 IC。充電站還包括一個 USB、電源路徑充電器和升降壓轉換器。（來源：美信集成）

MAX20343 超低靜態電流、3.5W、降壓-升壓穩壓器可與 MAX20340 一起使用，以降低耳戴式設備的功耗。MAX20340 間歇性查詢兩個耳塞電池電壓，并將此信息提供給外殼側的微控制器。然后，MCU 調整降壓-升壓轉換器的輸出電壓，使其與耳塞電池電壓加上線性充電器所需的開銷相匹配。這樣做的好處是可以最大限度地減少外殼側電池的能量損失，并顯著減少耳塞中散發的熱量。這種優化還意味著耳塞可以以更快的速度充電。MAX20343 提供 16 焊球、1.77mm x 2.01mm、0.4mm 間距 WLP 或 12 引腳、2.50mm x 2.50mm、0.5mm 間距 FC2QFN 封裝。提供 MAX20343 評估套件，MAX20340EVKIT#。

結論

耳戴式設備是可穿戴設備市場的一個流行子集。真正的無線耳塞正迅速流行起來。誰需要纏繞在一起的電線？良好的無線耳塞設計需要一定的優雅。當然，微型設備的尺寸有限，但電池的電源管理至關重要。耳塞盒和兩種設備之間的協同作用至關重要。MAX20340 可以提供這種協同作用，并與 MAX20343 降壓-升壓穩壓器相結合，提供最佳的電源管理。

Jim Harrison 是一名電子工程師，自 1989 年以來一直在工業自動化和科學儀器公司擔任高級設計工程職位。2004 年，他轉向寫作，并在 Hearst Business Media 電子產品雜志擔任高級編輯 14 年。他現在是 Lincoln Technology Communications 的顧問。

審核編輯黃宇