隨著TWS耳機(jī)爆發(fā)式的增長(zhǎng),對(duì)耳機(jī)及電池盒的續(xù)航提出了更高的要求,一般可以從以下幾點(diǎn)去提高續(xù)航。
1) 使用更大容量的電池來(lái)提高續(xù)航能力,缺點(diǎn)在于耳機(jī)及電池盒小巧的體積很難容下大體積的電池,同時(shí)大容量電池會(huì)過(guò)重。
2) 提高工作效率,減少器件的漏電流。耳機(jī)芯片可以選用BQ25150A類似的只有400-nA漏電流的線性充電芯片。充電盒芯片可以選用BQ25619類似的只有幾個(gè)微安漏電流的開關(guān)充電芯片,提高充電速度以及改善熱問題。
3) 優(yōu)化系統(tǒng),減少損耗,增加續(xù)航時(shí)間。
下面,我們從第三方面去介紹TI的電流采樣芯片在優(yōu)化系統(tǒng),減少損耗上的應(yīng)用。
框圖一是一個(gè)典型的TWS耳機(jī)系統(tǒng)框圖。其中紅色電流采樣部分,是為了在小電流,一般會(huì)低于5mA,將升壓電路關(guān)閉,從而減少損耗。
圖一
電流采樣電路一般會(huì)采用2種方式:
1) 采用1歐姆左右的采樣電阻,簡(jiǎn)單方便,直接可以讀取電阻上的電壓給MCU,從而控制升壓電路的開關(guān)。但是1歐姆的電阻也會(huì)帶來(lái)更大的壓降,當(dāng)給耳機(jī)充電電流減小到5mA左右,電阻上的壓降只有5mV,不會(huì)有什么影響。當(dāng)耳機(jī)的充電電流加大,2只耳機(jī)上的充電電流相加可能會(huì)達(dá)到300mA或以上,電阻上的壓降就有300mV,不能忽略不計(jì)了。下面的表格計(jì)算了一個(gè)升壓芯片的誤差,包括反饋誤差2%和分壓電阻誤差1%,從計(jì)算可以看出來(lái)輸出電壓最大偏差+/-0.18V,為了輸出端得到一個(gè)穩(wěn)定的5V電壓需要考慮電阻上300mV的壓降,輸出電壓需要加上300mV,最大會(huì)達(dá)到5.48V,在輕載的時(shí)候,這個(gè)電壓會(huì)給后端系統(tǒng)帶來(lái)相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)。
最小值 | 典型值 | 最大值 | |
輸出(V) | 4.82 | 5 | 5.18 |
反饋誤差(V) | 0.98 | 1 | 1.02 |
上分壓電阻R1(K Ohm) | 99 | 100 | 101 |
下分壓電阻R2(K Ohm) | 25.25 | 25 | 24.75 |
2) 采用電流檢測(cè)芯片,如下圖二所示為TI的INA系列電流檢測(cè)芯片的框圖,有如下優(yōu)點(diǎn):
a) 外置的電流采樣電阻可以使用毫歐級(jí)別的阻值,從而極大的降低電阻上的壓降。減少損耗的同時(shí),保證輸出電壓的精度。
b) 最小電流精度可以做到全量程1%左右,從而很容易的實(shí)現(xiàn)小電流關(guān)斷,同時(shí)可以讓耳機(jī)電池充的更滿一些,提高續(xù)航。
c) 有SC70, SOT563,DSBGA及UQFN等小封裝選擇,外圍簡(jiǎn)單,靈活方便。
d) 如果想對(duì)2個(gè)耳機(jī)分別監(jiān)測(cè),還可以采用雙通道的INA2180A2芯片。
圖二
以下四顆物料可以根據(jù)需求選擇,其中INA2180是雙通道的,可以同時(shí)檢測(cè)2個(gè)耳機(jī)的電流。
Parameter | INA199C1 | INA216A2 | INA2180A2 | INA185A2 |
Operational VCM Range (V) | -0.1 V to 26 V | 1.8 V to 5.5 V | -0.2 V to 26 V | -0.2 V to 26 V |
Surviving VCM Range (V) | -0.1 V to 26 V | -0.3 V to 5.5 V | -0.3 V to 26 V | -0.3 V to 26 V |
Gain Options | 50 | 50 | 50 | 50 |
Gain Error @ 25°C (max) | 0.90% | 0.20% | 1.00% | 0.20% |
Gain Error Drift (ppm/°C) | 10 | 1 | 20 | 8 |
Gain Error @ 125°C (max) | 1.00% | 0.21% | 1.20% | 0.28% |
VOS @ 25°C (max μV) | 150 | 75 | 150 | 55 |
VOS Drift (max μV/°C) | 0.5 | 0.25 | 1 | 0.5 |
VOS @ 125°C (max μV) | 200 | 100 | 250 | 105 |
CMRR (min dB) | 100 | 90 | 84 | 96 |
PSRR (min dB) | 100 | N/A | 88 | 90 |
Supply Voltage Range (V) | 2.7 V to 26 V | 1.8 V to 5.5 V | 2.7 V to 5.5 V | 2.7 V to 5.5 V |
IQ (max mA) | 0.115 | 0.03 | 0.52 | 0.3 |
IB (typ μA) | 28 | 3 | 80 | 75 |
Bandwidth (kHz) | 80 | 10 | 210 | 210 |
Slew Rate (V/μs) | 0.4 | 0.03 | 2 | 2 |
Swing To Ground (mV) | 50 | 2 | 5 | 5 |
Operating Temp Range (°C) | -40 to 125 | -40 to 125 | -40 to 125 | -40 to 125 |
Package(s) | UQFN (10) & SC70 (6) | DSBGA (4) & UQFN (10) | VSSOP (8) | SOT-563 (6) |
Ideal Shunt Resistor (mΩ) | 16.0 | 15.7 | 16.6 | 16.6 |
Error @ NOM Current: | 1.62% | 1.06% | 1.25% | 0.34% |
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