近年來(lái)推出了許多可穿戴技術(shù)產(chǎn)品。耳戴式設(shè)備正在成為最受歡迎的可穿戴技術(shù)子集之一。在這個(gè)子集中，無(wú)線耳塞非常受歡迎，因?yàn)樗鼈兲峁┑囊苿?dòng)性和無(wú)線性。耳塞在三個(gè)領(lǐng)域很重要——用于音樂(lè)和播客的手機(jī)接口、助聽(tīng)器和個(gè)人聲音放大產(chǎn)品 (PSAP)，它們類(lèi)似于助聽(tīng)器但沒(méi)有醫(yī)療認(rèn)證。這三者通常都提供可調(diào)頻率響應(yīng)和主動(dòng)背景噪聲消除。一些耳塞還有 4GB 的閃存用于離線播放。每個(gè)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(wú)線立體聲 (TWS) 品種才是耳塞的發(fā)展方向。根據(jù) Statista 的數(shù)據(jù)，2018 年第三季度，供應(yīng)商在全球出貨了 1500 萬(wàn)個(gè) TWS 耳塞。到 2019 年第三季度，這一數(shù)字達(dá)到了 4250 萬(wàn)。可充電耳戴式設(shè)備市場(chǎng)的持續(xù)成功將取決于將這些小型便攜式設(shè)備與可靠高效的電源管理系統(tǒng)相集成。在這里，我們將討論耳塞技術(shù)的一些最有前途的應(yīng)用，并探索便攜式設(shè)備的電源管理解決方案，該解決方案通過(guò)管理電源和數(shù)據(jù)傳輸來(lái)簡(jiǎn)化充電器和耳戴式設(shè)備之間的連接。

您的耳朵呈現(xiàn)出全新的選擇空間

可穿戴設(shè)備可以測(cè)量用戶(hù)的脈搏率，而帶有麥克風(fēng)的可穿戴設(shè)備可用于向計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備發(fā)出語(yǔ)音命令，這些設(shè)備包含 Google Assistant 和 Amazon Alexa 等數(shù)字助理。耳戴式設(shè)備還能夠集成白噪聲和粉紅噪聲發(fā)生器，用于淹沒(méi)煩人的背景噪聲以增強(qiáng)注意力、放松或睡眠。這些應(yīng)用可能會(huì)顯著擴(kuò)大耳塞市場(chǎng)。

可充電設(shè)計(jì)

TWS 無(wú)線耳戴式設(shè)備必須在其提供的外殼中為電池充電，通常每四到八小時(shí)一次。他們的收費(fèi)制度對(duì)其市場(chǎng)成功至關(guān)重要。這些盒子還有一個(gè)電池，因此用戶(hù)可以在旅途中為耳機(jī)充電。充電盒通過(guò) USB 端口充電大約需要 1.5 小時(shí)。

大多數(shù)耳戴式設(shè)備在其充電盒中使用三針連接器來(lái)提供 5V DC和通信通道。該通信通道用于監(jiān)控充電盒和耳戴式設(shè)備中的電池。此鏈接也用于固件更新。某些型號(hào)還有第四個(gè)針腳，用于檢測(cè)每個(gè)耳塞何時(shí)放入其盒中。

更好的方法：MAX20340 電源管理 IC

鑒于可聽(tīng)設(shè)備的尺寸，接口具有三個(gè)或四個(gè)觸點(diǎn)是一個(gè)問(wèn)題。一種改進(jìn)的方法僅使用兩個(gè)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(shù)據(jù)傳輸整合到一個(gè)通道中，這意味著只需要兩個(gè)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(lái)源：貿(mào)澤電子）

MAX20340 是該問(wèn)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(dá) 1.2A 充電電流的電源管理。該設(shè)備用于充電盒（主）和助聽(tīng)器（從）。

MAX20340 還具有自動(dòng)從設(shè)備檢測(cè)功能，這意味著充電盒無(wú)需霍爾效應(yīng)傳感器或?qū)Ｓ靡_即可識(shí)別耳戴式設(shè)備已對(duì)接。該芯片包括高 ESD 保護(hù)，無(wú)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(gè)耳塞內(nèi)，如系統(tǒng)圖（圖 2）所示。

優(yōu)化充電

耳戴式耳機(jī)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(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)所選電源以確保其穩(wěn)定。圖 2顯示了使用 Maxim MAX20340 電源管理 IC 的耳戴式充電系統(tǒng)圖。

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

MAX20343 超低靜態(tài)電流、3.5W、降壓-升壓穩(wěn)壓器可與 MAX20340 一起使用，以降低耳戴式設(shè)備的功耗。MAX20340 間歇性查詢(xún)兩個(gè)耳塞電池電壓，并將此信息提供給外殼側(cè)的微控制器。然后，MCU 調(diào)整降壓-升壓轉(zhuǎn)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(kāi)銷(xiāo)相匹配。這樣做的好處是可以最大限度地減少外殼側(cè)電池的能量損失，并顯著減少耳塞中散發(fā)的熱量。這種優(yōu)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(píng)估套件，MAX20340EVKIT#。

結(jié)論

耳戴式設(shè)備是可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的一個(gè)流行子集。真正的無(wú)線耳塞正迅速流行起來(lái)。誰(shuí)需要纏繞在一起的電線？良好的無(wú)線耳塞設(shè)計(jì)需要一定的優(yōu)雅。當(dāng)然，微型設(shè)備的尺寸有限，但電池的電源管理至關(guān)重要。耳塞盒和兩種設(shè)備之間的協(xié)同作用至關(guān)重要。MAX20340 可以提供這種協(xié)同作用，并與 MAX20343 降壓-升壓穩(wěn)壓器相結(jié)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(lái)一直在工業(yè)自動(dòng)化和科學(xué)儀器公司擔(dān)任高級(jí)設(shè)計(jì)工程職位。2004 年，他轉(zhuǎn)向?qū)懽?，并?Hearst Business Media 電子產(chǎn)品雜志擔(dān)任高級(jí)編輯 14 年。他現(xiàn)在是 Lincoln Technology Communications 的顧問(wèn)。

審核編輯黃宇