為什么電流和磁傳感器對(duì)TWS（真無線耳機(jī)）的設(shè)計(jì)至關(guān)重要?

近年來，TWS（True Wireless Stereo，真無線耳機(jī)）正在耳機(jī)市場(chǎng)中快速崛起?，F(xiàn)在，用戶在使用流媒體設(shè)備時(shí)不必再為耳機(jī)線的纏繞問題而困擾了。真無線耳機(jī)是基于Bluetooth?的無線耳機(jī)，其左右通道被分離成獨(dú)立又相互配對(duì)的兩個(gè)個(gè)體。盡管這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)使用戶不再需要用線連接手機(jī)或其它設(shè)備，但這給耳機(jī)制造商帶來了一系列新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

為了最大限度地延長電池壽命和電池運(yùn)行時(shí)間，耳機(jī)必須確保在充電盒中的正確位置，并且可以在充電時(shí)高效充電。一種高性價(jià)比的做法是將電流檢測(cè)放大器用于監(jiān)測(cè)耳塞充電，以及將霍爾效應(yīng)開關(guān)用于無線充電盒的開合和耳塞擺放位置能夠最大限度地提高這一應(yīng)用場(chǎng)景的電池充電效率和電池壽命，提高用戶體驗(yàn)。

用電流檢測(cè)放大器進(jìn)行設(shè)計(jì)

TWS的電池容量通常低于100-mAh。因此，為了保護(hù)并準(zhǔn)確地給這些小容量電池充電，我們需要更精確的電流測(cè)量。傳統(tǒng)電池充電器和電量計(jì)在監(jiān)測(cè)更大的電池（如充電箱中的電池）電流方面表現(xiàn)出色，但在監(jiān)測(cè)更低電流方面常常表現(xiàn)一般。

專用電流檢測(cè)放大器在測(cè)量小電流時(shí)更加準(zhǔn)確。如果您的設(shè)計(jì)中已經(jīng)有了微控制器（MCU）或電源管理集成電路（PMIC），那么您可以基于寫入MCU或PMIC的算法來使用這些放大器的輸出監(jiān)測(cè)和測(cè)量電池使用次數(shù)和電池壽命。圖1顯示了一個(gè)帶有外部電流檢測(cè)放大器和控制器的電量計(jì)。

圖1：帶外部電流檢測(cè)放大器和控制器測(cè)量的電量計(jì)

在無線耳塞充電盒中放置兩個(gè)小型電流檢測(cè)放大器（如INA216）能夠?qū)崿F(xiàn)高精度充電電流測(cè)量。或者，如果優(yōu)先考慮解決方案尺寸，則建議使用單個(gè)像INA2180一樣的雙通道電流檢測(cè)放大器。

如果精度不是重要考慮因素，且假設(shè)電流分配相等，那么一個(gè)電流傳感器可以監(jiān)測(cè)兩個(gè)耳塞的充電情況。在耳塞中放置一個(gè)雙向電流檢測(cè)放大器，如INA191或INA210，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)充電和測(cè)量功能。不管您使用哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這些器件都可以更好地保護(hù)電池，因?yàn)榧词刮⑿〉碾娏髯兓矔?huì)影響電池的使用壽命。

用霍爾效應(yīng)傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)

TWS的新功能是圍繞充電和進(jìn)行的創(chuàng)新。充電盒蓋的開合可以用來進(jìn)行藍(lán)牙連接的開啟或關(guān)閉，而入盒/出盒檢測(cè)可以判斷是否停止充電以及左右耳配對(duì)。其他傳感器技術(shù)可能無法經(jīng)濟(jì)有效地通過合適的靈敏度來正確實(shí)現(xiàn)這些功能，所以選擇合適的傳感器至關(guān)重要。圖2顯示了TWS傳感器的布置。

圖2：無線耳塞傳感器的布置和使用

霍爾效應(yīng)傳感器能夠很好地應(yīng)用于檢測(cè)充電盒蓋和耳塞充電情況。鑒于磁鐵已用來合上充電盒蓋，因此，以霍爾效應(yīng)開關(guān)的形式使用磁感測(cè)解決方案檢測(cè)蓋子顯然是一種無需額外零件即可之際連接/斷開藍(lán)牙的解決方案。此外，將磁鐵放進(jìn)在耳塞，是一種能夠檢測(cè)充電盒內(nèi)是否存在耳塞的從而有效充電方法。

選擇適合的數(shù)字霍爾效應(yīng)傳感器非常重要，并且低頻率/低功耗的特性讓DRV5032成為了不二之選。對(duì)于霍爾效應(yīng)傳感器在耳塞中的應(yīng)用，完全能夠?qū)崿F(xiàn)每秒提供5次磁鐵檢測(cè)信息。此頻率允許您使用DRV5032的低功耗選項(xiàng)，該器件僅消耗約0.5μA的靜態(tài)電流，不會(huì)電池使用時(shí)間產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

確定充電狀態(tài)和充電盒蓋檢測(cè)對(duì)于使用小容量電池和無線連接的耳塞都至關(guān)重要。電流檢測(cè)放大器和霍爾效應(yīng)傳感器為那些努力圍繞這些新特征和挑戰(zhàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的人員提供了解決方案。