智能音箱

智能音箱是從傳統音箱升級而來的新型產品，它是由傳感器、IC芯片、鋰電池、外設配件等電子元件組成，除基礎的音樂播放功能外，它還集成了查詢天氣、語音控制、出行玩樂信息檢索等網絡功能，其中語音識別是最核心的技術亮點。最核心的功能是語音識別。

智能音箱的工作原理

智能音箱的正常運行依賴于各電路模塊的協同工作，其核心模塊及功能分工如下：

圖為 智能音箱的工作原理

ESD防護的必要性

ESD是電子器件損壞的一種最常見因素，約70%的電子器件損壞來源于ESD干擾，智能音箱的接口、按鍵、傳感器等外露或易接觸部位，是ESD入侵的高危區(qū)域，因此必須針對性設計ESD防護方案。本文以亞馬遜某知名品牌智能音箱為例，重點說明接口端的ESD防護設計。

智能音箱接口ESD保護電路及應用

該智能音箱的外設接口主要包括3.5mm音頻接口、DC電源接口和Micro-USB充電接口。針對不同接口的工作參數（電壓、電流、頻率等），需匹配專用的ESD保護器件并設計防護電路，具體方案如下：

01 核心保護器件選型及參數

不同接口的保護器件需滿足其電氣特性要求，以下為各接口對應的保護器件參數及優(yōu)勢匯總：

02 接口ESD保護電路設計

3.5mm 音頻接口防護電路

3.5mm 音頻接口用于麥克風輸入，含左/右聲道金屬觸點及接地觸點，工作頻率20Hz-40kHz、電壓5V、最大電流0.5A。

圖為 3.5mm音頻插頭

圖為 3.5mm音頻插座

（開關型的沒有插頭時2/3、4/5端相連，插入后則斷開）

防護電路中，TT0501MB、TT0501SA、TT0501SB直接并聯于接口的信號端與地之間，當ESD發(fā)生時，器件快速導通，將靜電電流泄放至地，同時通過低鉗位電壓保護后端音頻電路。

圖為 3.5mm音頻接口ESD防護電路

如下表所示為ESD保護芯片的參數一覽

DC音頻接口防護電路

DC電源接口為直流輸入，輸出參數12V/1.5A（15W），需同時滿足ESD防護及防雷擊需求，故采用TVS管（瞬態(tài)電壓抑制二極管）作為保護器件。

電路中，可采用SMF12CA、SMAJ12CA，并聯于電源接口的VCC與GND之間，當輸入電壓出現浪涌或ESD干擾時，TVS管迅速擊穿導通，將電壓鉗位至安全值，避免高壓損壞電源管理模塊。

圖為 電源接口的插座

圖為 電源接口TVS防護

如下表所示為ESD保護芯片的參數一覽

Micro-USB充電接口防護電路

Micro-USB充電接口是USB 2.0標準的一個便攜版本，比USB1.0更高速，節(jié)省空間，可以同時提供數據傳輸和充電，獨特之處在于包含了不銹鋼外殼，使得萬次插拔不成問題，其輸出電壓為5V，最大電流支持2A。

圖為 Micro-USB的引腳示意圖

對于Vbus可以TS0511LE防護，對于D+、D-采用TT0521SB防護，也可以采用集成式的ESD防護TT0512TM，引腳1、2接GND，引腳3接D-，引腳4接D+，引腳5接VCC，引腳6接Vbus。

圖為 TT0512TM電路圖

圖為 Micro-USB的ESD防護方案

如下表所示為ESD保護芯片的參數一覽

接口端是智能音箱ESD防護的關鍵節(jié)點，需根據接口的電氣特性匹配專用保護器件，通過“并聯泄放”“鉗位電壓”等核心原理實現有效防護。

未來，隨著智能音箱接口向“多功能一體化”發(fā)展（如 Type-C接口替代傳統接口，集成充電、數據、音頻等功能），ESD防護也將向集成化、小型化升級，進一步提升防護效率與電路集成度。

晶揚電子 | 電路與系統保護專家

深圳市晶揚電子有限公司成立于2006年，是國家重點專精特新“小巨人”科技企業(yè)、國家高新技術企業(yè)、深圳知名品牌、廣東省制造業(yè)單項冠軍產品、深圳市制造業(yè)單項冠軍企業(yè)，知識產權示范企業(yè)，建成廣東省ESD靜電保護芯片工程技術研究中心，榮獲中國發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎金獎等。是多年專業(yè)從事IC設計、生產、銷售及系統集成的集成電路設計公司，在成都、武漢和加拿大設立有研發(fā)中心，擁有超百項知識產權和專利，業(yè)內著名的“電路與系統保護專家”。為各類電子產品提供全方位、全覆蓋的靜電保護、高邊開關等保護方案。

主營產品:ESD、TVS、MOS管、DC-DC,LDO系列、工業(yè)&車規(guī)傳感器、高邊開關（HSD)芯片、電流傳感器、汽車開關輸入芯片等。