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豪威集团提供“一站式”TWS真无线耳机解决方案


即使在疫情为消费电子行业带来巨大冲击和不确定性的情况下 ， 真无线耳机（TWS）仍然在今年保持快速的增长 ， 全球市场研究公司Counterpoint Research预测 ， 全球真无线耳机市场规模预计2020年将达到2.30亿部 ， 同比增长90% 。
TWS耳机小巧、轻便、无拘无束的产品特性促使其快速增长 。同时 ， 随着相关解决方案的不断成熟 ， TWS耳机在音质、连接稳定性、传输延迟和功耗等用户关心的产品力层面也在不断提升 。ANC主动降噪和AI语音助手的加入 ， 也将耳机带入更广阔的应用空间 。
与此同时 ， TWS耳机整体解决方案的成本也在不断下降 。从市场的整体趋势来看 ， 未来智能手机厂商将逐步以TWS耳机取代有线耳机 。
目前 ， 市场上大多数TWS耳机均由耳机本体和充电仓两部分构成 。如下是其功能框图：
TWS耳机应用框图
【豪威集团提供“一站式”TWS真无线耳机解决方案】 豪威集团旗下韦尔半导体拥有电源管理器件、分立器件、音频器件、信号链和射频器件等多条产品线 ， 能够为TWS耳机提供超低功耗电源管理、硅麦克风、霍尔传感器、系统保护、模拟开关等 ， 如框图中绿色部分所示 ， 涵盖一个TWS耳机解决方案中SoC以外的大部分产品 。
下面对这些产品做一些深入的介绍 。
硅麦克风
韦尔半导体提供适用于ANC降噪功能的硅麦克风（MEMS Microphone）产品WMM7018ABSNA0 ， 采用底部收音 ， 2.75x1.85x0.90mm的超小尺寸设计 。其信噪比高达65dB ， 能够为TWS耳机提供灵敏的拾音和纯净的音质 ， 可下沉至20Hz的平坦频响设计 ， 能够带来优异的低频特性 ， 有利于多MIC匹配 ， 也为后续的算法提供更多空间 ， 进一步提升TWS耳机的主动降噪性能 。此外 ， 其声学过载点（AOP）高达130dBSPL ， 工作电流仅92uA ， 符合TWS耳机的宽输入动态范围和低功耗等要求 。


为便于结构设计 ， 韦尔还推出了与WMM7018ABSNA0同样小尺寸封装的顶部收音的降噪专用硅麦克风 。其性能与WMM7018ABSNA0相当 ， 顶进音的特点 ， 简化了用户声导管的设计 ， 为整机结构设计带来更大的灵活性 。
低静态电流LDO
韦尔半导体在国内LDO市场有着非常好的市场占有率 。为了满足TWS耳机低功耗、小体积、轻量化等需求 ， 推出静态电流低、输出精度高、封装小的WL2825D和WL2815D ， 非常适合TWS耳机等智能可穿戴设备 。
其中 ， WL2825D的静态电流可低至0.6uA ， 能够有效提高电能利用率 ， 延长设备待机时间；±1%的高输出电压精度 ， 确保负载工作在理想的供电环境 。其采用DFN1X1-4L封装 ， 尺寸小 ， 热阻低 ， 通用性强 ， 能够满足TWS耳机轻便小巧的需求 。
除了WL2825D ， 韦尔半导体还有具备更高带载能力的WL2815D 。其功耗稍高 ， 价格更低 ， 为侧重性价比的客户和应用提供了解决方案 。提供1.2～3.3V多种输出电压版本 ， 其封装和WL2825D引脚兼容 。


充电管理IC
在耳机充电方面 ， 韦尔半导体推出了高集成度充电管理IC解决方案WS4538Q 。其输入耐压高达28V ， 充电电压精度达±1% ， 可编程充电电流为5～300mA ， 并具备热管理功能 。WS4538Q同样采用超紧凑的封装 ， 高度仅为0.4mm ， 超小体积适合TWS耳机的空间需求 。


此外 ， 还有支持1A线性充电的WS4508S ， 其采用SOP-8L封装 ， 具备低截止电流等特性 ， 线性充电外围电路简单 ， 纹波小 ， 成本低 ， 可以满足大多数充电仓的性能需求 。




过流保护负载开关（OCP）
在TWS耳机充电仓当中 ， 出于系统对充放电的安全要求 ， 适配器输入口和Pogo Pin都需要过流保护 。
韦尔半导体推出的过流保护负载开关（OCP）WS4612EAA-5/TR具备较低的阻抗 ， 在输入电压为5V时 ， 正常的导通电阻仅为60mΩ ， 可有效减少发热 。其采用业内成熟的SOT23-5L通用封装 ， 能够适配更多TWS耳机解决方案 ， 并有利于保证供货稳定 。


过压保护负载开关（OVP）
为了给充电接口提供更好的保护 ， 抑制高压浪涌 ， 高性能的过压保护负载开关（OVP）也是必不可少的 。
韦尔半导体推出的高性能过压保护开关WS3241C-12/TR导通电阻仅30mΩ（典型值） ， 可以持续耐受高达29V的直流电压 。内部集成浪涌泄放通路 ， 抑制能力高达100V 。对于TWS耳机等便携式电子产品的充电接口后端电路的两大天敌“高压”和“浪涌” ， 能够起到有效的防护和抑制作用 ， 从而大大降低产品市返率 。


浪涌和ESD保护
TWS耳机在日常使用中需要频繁地进行取下、戴上等操作 ， 对于其内部的芯片产品来说 ， 势必面临静电考验 ， 需要采取相应的防护措施 。
韦尔半导体为TWS耳机推出了全方位的ESD保护解决方案 。
在充电仓侧 ， 韦尔半导体提供各种封装的TVS ， 满足充电仓侧重点防护位置VBUS的不同的浪涌需求 。例如采用DFN2020封装的ESD56161D24 ， 具有较低钳位电压（Vcl）和很高的脉冲峰值电流（IPP） 。目前业内对浪涌主流要求为±100V ， 同时要求满足DC16V以上的直流耐压 ， ESD56161D24则能够满足高达±300V的更为严苛的要求 。
另有采用小尺寸0201封装的ESD54191CZ可应用于VBAT及POGO PIN ， 可兼顾浪涌和ESD综合防护性能 。
在耳机侧 ， 重点防护的位置是VBAT、GPIO、POGO PIN ， 硅麦和DC电源 。与充电仓的标准一样 ， 主流品牌的ESD需要满足接触放电4KV ， 空气放电10KV的要求 。部分品牌要求满足接触6KV ， 空气15KV的高等级静电防护要求 。这对于超小尺寸的耳机设计提出了很大的挑战 。
韦尔半导体推出的TVS产品ESD73111CZ和ESD73131CZ ， 采用0201小尺寸封装 ， 具超低钳位电压（低至5.5V和6V） ， 配合结构、电容、磁珠及layout的处理 ， 可以迎接各种静电挑战 。
MOSFET产品
韦尔半导体拥有多元化MOSFET配置 ， 提供单N、单P、双N型/双P型、共Drain等组合型式 。具备封装小、高速开关、低开启门限电压、大电流和高可靠性等特点 ， 能够充分满足TWS耳机灵活多样的架构要求 ， 减小元件空间占用 ， 有效利用PCB面积 。小体积的高速信号开关N沟道WNM2046E ， 具有封装小、高可靠性等特点 ， 可用于耳机系统的开关控制、通讯电路等 。高速信号开关P沟道WNM2092C ， 可用于耳机系统的负载控制和保护 。锂电池保护MWNMD2171作为保护电路的关键器件 ， 其经历了严苛的测试验证和市场检验 。DFN2*2-6L双P沟道WNMD2084封装紧凑、大电流、易操作 ， 帮助客户从容应对挑战 。




模拟开关
主流TWS耳机及充电仓多采取双触点接触方式 ， 充电仓为耳机充电以及与耳机实现通讯借助的是同一个触点 ， 需要功能切换 。韦尔半导体推出的采用低Ron的双路单刀双掷开关WAS4729QB ， 采用QFN1418-10L封装 ， 尺寸仅为1.4mm x 1.8mm,占板面积小 。其同时还具备逻辑控制简单 ， 电路稳定可靠等优点 。


随着TWS耳机的SoC方案不断推陈出新、性能不断进步 ， TWS耳机成为未来便携音频设备的主流已经是必然的趋势 。
豪威集团以强大的技术储备和研发能力以及完备的产品线为TWS耳机提供一站式解决方案 ， 满足TWS耳机产品高集成度、超低功耗的要求 ， 推动新一代TWS耳机在通讯、音质、续航等方面的用户体验不断提升 。未来还将持续推出更高性能 ， 更低功耗 ， 更小尺寸的新品 ， 助力TWS耳机为广大用户带来更好的使用体验 。

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