即使在疫情為消費(fèi)電子行業(yè)帶來巨大沖擊和不確定性的情況下,真無線耳機(jī)(TWS)仍然在今年保持快速的增長,全球市場(chǎng)研究公司Counterpoint Research預(yù)測(cè),全球真無線耳機(jī)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到2.30億部,同比增長90%。

TWS耳機(jī)小巧、輕便、無拘無束的產(chǎn)品特性促使其快速增長。同時(shí),隨著相關(guān)解決方案的不斷成熟,TWS耳機(jī)在音質(zhì)、連接穩(wěn)定性、傳輸延遲和功耗等用戶關(guān)心的產(chǎn)品力層面也在不斷提升。ANC主動(dòng)降噪和AI語音助手的加入,也將耳機(jī)帶入更廣闊的應(yīng)用空間。與此同時(shí),TWS耳機(jī)整體解決方案的成本也在不斷下降。從市場(chǎng)的整體趨勢(shì)來看,未來智能手機(jī)廠商將逐步以TWS耳機(jī)取代有線耳機(jī)。

目前市場(chǎng)上大多數(shù)TWS耳機(jī)均由耳機(jī)本體和充電倉兩部分構(gòu)成。豪威集團(tuán)旗下韋爾半導(dǎo)體擁有電源管理器件、分立器件、音頻器件、信號(hào)鏈和射頻器件等多條產(chǎn)品線,能夠?yàn)門WS耳機(jī)提供超低功耗電源管理、硅麥克風(fēng)、霍爾傳感器、系統(tǒng)保護(hù)、模擬開關(guān)等,如框圖中綠色部分所示,涵蓋一個(gè)TWS耳機(jī)解決方案中SoC以外的大部分產(chǎn)品。

韋爾半導(dǎo)體提供適用于ANC降噪功能的硅麥克風(fēng)(MEMSMicrophone)產(chǎn)品WMM7018ABSNA0,采用底部收音,2.75 x 1.85 x 0.90mm的超小尺寸設(shè)計(jì)。其信噪比高達(dá)65dB,能夠?yàn)門WS耳機(jī)提供靈敏的拾音和純凈的音質(zhì),可下沉至20Hz的平坦頻響設(shè)計(jì),能夠帶來優(yōu)異的低頻特性,有利于多MIC匹配,也為后續(xù)的算法提供更多空間,進(jìn)一步提升TWS耳機(jī)的主動(dòng)降噪性能。此外,其聲學(xué)過載點(diǎn)(AOP)高達(dá)130dBSPL,工作電流僅92uA,符合TWS耳機(jī)的寬輸入動(dòng)態(tài)范圍和低功耗等要求。

為便于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),韋爾還推出了與WMM7018ABSNA0同樣小尺寸封裝的頂部收音的降噪專用硅麥克風(fēng)。其性能與WMM7018ABSNA0相當(dāng),頂進(jìn)音的特點(diǎn),簡化了用戶聲導(dǎo)管的設(shè)計(jì),為整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來更大的靈活性。韋爾半導(dǎo)體在國內(nèi)LDO市場(chǎng)有著非常好的市場(chǎng)占有率。為了滿足TWS耳機(jī)低功耗、小體積、輕量化等需求,推出靜態(tài)電流低、輸出精度高、封裝小的WL2825D和WL2815D,非常適合TWS耳機(jī)等智能可穿戴設(shè)備。

其中,WL2825D的靜態(tài)電流可低至0.6uA,能夠有效提高電能利用率,延長設(shè)備待機(jī)時(shí)間;±1%的高輸出電壓精度,確保負(fù)載工作在理想的供電環(huán)境。其采用DFN1X1-4L封裝,尺寸小,熱阻低,通用性強(qiáng),能夠滿足TWS耳機(jī)輕便小巧的需求。除了WL2825D, 韋爾半導(dǎo)體還有具備更高帶載能力的WL2815D。其功耗稍高,價(jià)格更低,為側(cè)重性價(jià)比的客戶和應(yīng)用提供了解決方案。提供1.2～3.3V多種輸出電壓版本,其封裝和WL2825D引腳兼容。

充電管理IC

在耳機(jī)充電方面,韋爾半導(dǎo)體推出了高集成度充電管理IC解決方案WS4538Q。其輸入耐壓高達(dá)28V,充電電壓精度達(dá)±1%,可編程充電電流為5～300mA,并具備熱管理功能。WS4538Q同樣采用超緊湊的封裝,高度僅為0.4mm,超小體積適合TWS耳機(jī)的空間需求。

此外,還有支持1A線性充電的WS4508S,其采用SOP-8L封裝,具備低截止電流等特性,線性充電外圍電路簡單,紋波小,成本低,可以滿足大多數(shù)充電倉的性能需求。

過流保護(hù)負(fù)載開關(guān)(OCP)

在TWS耳機(jī)充電倉當(dāng)中,出于系統(tǒng)對(duì)充放電的安全要求,適配器輸入口和PogoPin都需要過流保護(hù)。韋爾半導(dǎo)體推出的過流保護(hù)負(fù)載開關(guān)(OCP)WS4612EAA-5/TR具備較低的阻抗,在輸入電壓為5V時(shí),正常的導(dǎo)通電阻僅為60mΩ,可有效減少發(fā)熱。其采用業(yè)內(nèi)成熟的SOT23-5L通用封裝,能夠適配更多TWS耳機(jī)解決方案,并有利于保證供貨穩(wěn)定。

過壓保護(hù)負(fù)載開關(guān)(OVP)

為了給充電接口提供更好的保護(hù),抑制高壓浪涌,高性能的過壓保護(hù)負(fù)載開關(guān)(OVP)也是必不可少的。韋爾半導(dǎo)體推出的高性能過壓保護(hù)開關(guān)WS3241C-12/TR導(dǎo)通電阻僅30mΩ(典型值),可以持續(xù)耐受高達(dá)29V的直流電壓。內(nèi)部集成浪涌泄放通路,抑制能力高達(dá)100V。對(duì)于TWS耳機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品的充電接口后端電路的兩大天敵“高壓”和“浪涌”,能夠起到有效的防護(hù)和抑制作用,從而大大降低產(chǎn)品市返率。

浪涌和ESD保護(hù)

TWS耳機(jī)在日常使用中需要頻繁地進(jìn)行取下、戴上等操作,對(duì)于其內(nèi)部的芯片產(chǎn)品來說,勢(shì)必面臨靜電考驗(yàn),需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施。韋爾半導(dǎo)體為TWS耳機(jī)推出了全方位的ESD保護(hù)解決方案。

在充電倉側(cè),韋爾半導(dǎo)體提供各種封裝的TVS,滿足充電倉側(cè)重點(diǎn)防護(hù)位置VBUS的不同的浪涌需求。例如采用DFN2020封裝的ESD56161D24,具有較低鉗位電壓(Vcl)和很高的脈沖峰值電流(IPP)。目前業(yè)內(nèi)對(duì)浪涌主流要求為±100V,同時(shí)要求滿足DC16V以上的直流耐壓。ESD56161D24則能夠滿足高達(dá)±300V的更為嚴(yán)苛的要求。

另有采用小尺寸0201封裝的ESD54191CZ可應(yīng)用于VBAT及POGO PIN,可兼顧浪涌和ESD綜合防護(hù)性能。在耳機(jī)側(cè),重點(diǎn)防護(hù)的位置是VBAT、GPIO、POGO PIN,硅麥和DC電源。與充電倉的標(biāo)準(zhǔn)一樣,主流品牌的ESD需要滿足接觸放電4KV,空氣放電10KV的要求。部分品牌要求滿足接觸6KV,空氣15KV的高等級(jí)靜電防護(hù)要求。這對(duì)于超小尺寸的耳機(jī)設(shè)計(jì)提出了很大的挑戰(zhàn)。

韋爾半導(dǎo)體推出的TVS產(chǎn)品ESD73111CZ和ESD73131CZ,采用0201小尺寸封裝,具超低鉗位電壓(低至5.5V和6V),配合結(jié)構(gòu)、電容、磁珠及l(fā)ayout的處理,可以迎接各種靜電挑戰(zhàn)。

MOSFET產(chǎn)品

韋爾半導(dǎo)體擁有多元化MOSFET配置,提供單N、單P、雙N型/雙P型、共Drain等組合型式。具備封裝小、高速開關(guān)、低開啟門限電壓、大電流和高可靠性等特點(diǎn),能夠充分滿足TWS耳機(jī)靈活多樣的架構(gòu)要求,減小元件空間占用,有效利用PCB面積。小體積的高速信號(hào)開關(guān)N溝道WNM2046E,具有封裝小、高可靠性等特點(diǎn),可用于耳機(jī)系統(tǒng)的開關(guān)控制、通訊電路等。高速信號(hào)開關(guān)P溝道WNM2092C,可用于耳機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載控制和保護(hù)。鋰電池保護(hù)MWNMD2171作為保護(hù)電路的關(guān)鍵器件,其經(jīng)歷了嚴(yán)苛的測(cè)試驗(yàn)證和市場(chǎng)檢驗(yàn)。DFN2*2-6L雙P溝道WNMD2084封裝緊湊、大電流、易操作,幫助客戶從容應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。

模擬開關(guān)

主流TWS耳機(jī)及充電倉多采取雙觸點(diǎn)接觸方式,充電倉為耳機(jī)充電以及與耳機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊借助的是同一個(gè)觸點(diǎn),需要功能切換。韋爾半導(dǎo)體推出的采用低Ron的雙路單刀雙擲開關(guān)WAS4729QB,采用QFN1418-10L封裝,尺寸僅為1.4mm x 1.8mm,占板面積小。其同時(shí)還具備邏輯控制簡單,電路穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。

隨著TWS耳機(jī)的SoC方案不斷推陳出新,性能不斷進(jìn)步,TWS耳機(jī)成為未來便攜音頻設(shè)備的主流已經(jīng)是必然的趨勢(shì)。豪威集團(tuán)以強(qiáng)大的技術(shù)儲(chǔ)備和研發(fā)能力以及完備的產(chǎn)品線為TWS耳機(jī)提供一站式解決方案,滿足TWS耳機(jī)產(chǎn)品高集成度、超低功耗的要求,推動(dòng)新一代TWS 耳機(jī)在通訊、音質(zhì)、續(xù)航等方面的用戶體驗(yàn)不斷提升。我們還將持續(xù)推出更高性能,更低功耗,更小尺寸的新品,助力TWS耳機(jī)為廣大用戶帶來更好的使用體驗(yàn)。

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