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高集成度藍牙耳機電源管理方案

文章來源：永阜康科技更新時間：2018/9/15 10:48:00

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　　隨著越來越多的手機支持藍牙功能，藍牙耳機已成為手機的必備選件。同時，隨著支持MP3播放的立體聲藍牙耳機的推出，藍牙耳機已能夠同時連接到藍牙移動電話和音樂播放器，這必將給藍牙應用帶來新的亮點。
　　藍牙耳機的核心是射頻和基帶處理兩部分，為適應功能的集成和設計的小型化，CSR、Broadcom等公司已將射頻和基帶處理功能集成在一起，如CSR BlueCore4高集成的藍牙芯片，封裝最小為6×6mm。整個耳機的電源管理設計要求外圍組件少，集成度高，同時滿足藍牙芯片對負載響應和噪聲抑制的要求。
　　藍牙耳機多采用鋰電池供電，其電壓范圍為2.7V至4.2V。電池容量為90mAH至170mAH。為滿足更長時間通話及音樂播放的需要，電池容量有逐漸增加的趨勢。另外，基于ARM或DSP內核的藍牙芯片需要兩組電源(如1.8V和2.7V)分別對內核和I/O供電。同時，麥克風也需要一個“干凈”的偏置電壓。
　　基于上述系統電源的需求，Microchip推出了高度集成的、小尺寸的電源管理方案，包括TC1303和MCP73855。其中，TC1303為高集成的電源轉換芯片，MCP73855為高集成的線性鋰電池充電芯片。TC1303在3×3mm 10引腳DFN封裝中集成了一個500mA同步降壓轉換器和一個300mA低壓差LDO，并具有電壓正常指示引腳(Power-Good)。其標準固定電壓輸出組合，如1.8V/2.7V，恰好滿足BlueCore2對電源的要求。圖1為TC1303在藍牙耳機上的應用電路。
　　

　　圖1：TC1303在藍牙耳機上的應用電路。
　　圖中500mA的同步DC/DC轉換器集成了P溝道和N溝道MOSFET，采用2MHz的開關頻率，轉換效率達到92%以上。高開關頻率和PWM/PFM自動切換技術可使工程師選擇低至2.2μH的表貼電感和陶瓷電容，即可滿足濾波和藍牙芯片對紋波的要求。TC1303內集成的LDO可提供300mA的輸出電流，且只有137mV電壓差。為了進一步減小DC/DC開關噪聲對電路設計的影響，在芯片設計時將LDO的電源地引腳和DC/DC電源地引腳分開，保證了LDO輸出可以給I/O部分和麥克風提供“干凈”的電壓。
　　

　　圖2：MCP73855在藍牙耳機設計中的應用電路。
　　TC1303提供的電壓正常指示引腳可以連接到藍牙芯片的I/O，以監視供電電壓的狀態。電壓正常指示引腳可以檢測DC/DC輸出電壓(TC1303A)或LDO輸出電壓(TC1303B)，甚至可分別檢測這兩路輸出，實現順序上電，滿足不同藍牙芯片對供電的要求。
　　MCP73855可提供鋰電池充電管理功能，片內集成的MOSFET、電流檢測電阻和反向阻斷二極管可提供最大400mA的充電電流，并可通過外接電阻或直接由I/O輸出設置所需的充電電流。MCP73855可自動完成鋰電池的預充、恒流、恒壓充電控制，并把充電狀態輸出到LED或藍牙芯片。配合適當的外圍電路，充電狀態指示引腳可以驅動雙色LED，實現充電過程及充電結束的分別顯示。圖2為MCP73855在藍牙耳機設計中的應用電路。
　　TC1303和MCP73855的小尺寸封裝(3×3mm)以及簡單的外圍電路，構成了一個低成本、高性能、高度集成的藍牙耳機電源管理方案，這個方案也可適用于最新播放MP3的立體聲藍牙耳機設計。工程師利用它和藍牙芯片，可以設計更加舒適、時尚、易用，同時重量輕巧的藍牙立體聲耳機，使用戶能夠在移動時欣賞音樂，又永遠不會漏接電話。

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