TWS耳機充電倉進入電壓跟隨充電時代,電池轉換效率提升至70-75%

含蓮看科技 2024-05-20 21:54:48

作爲一款消費電子産品,TWS耳機通過無線藍牙技術、內置電池供電,以及配備移動充電盒等方式,提供了開蓋即連、拿出即用的便捷使用體驗,受到了廣大用戶的喜愛。但同時,由于體積限制,內置電池容量有限的原因,也帶來了與手機一樣的續航焦慮問題。並且隨著用戶使用時長的不斷增長,續航時間成爲了TWS耳機用戶普遍關心的焦點。

高通發布的《2023音頻産品使用現狀調研報告》顯示,“使用無線耳塞/頭戴式耳機的十大痛點”中,電池續航不足位列第二位,成爲了影響用戶體驗的主要因素之一;而在“2023年真無線耳塞十大購買驅動因素”中,續航時間位列第三,僅次于耳機佩戴舒適度和價格。因此,續航時間的提升,將能夠有效提升品牌産品的競爭力。

針對于TWS耳機續航問題,目前市場上也有著多種解決方案,包括通過持續優化電路,最大可能的降低系統運行以及待機時的功耗;通過快速充電,降低充電時間,爲耳機快速恢複能量,提升用戶體驗;采用高壓電池,進一步提升電池能量密度,達到延長續航的目的。

另外還有一種,是通過采用電壓跟隨的充電策略,減少能量損耗,提升充電盒電池到耳機電池的轉換效率,從而實現更持久的綜合續航時間。此篇文章,我愛音頻網便來爲大家詳細介紹一下這種充電方式與傳統充電方式的區別,並分享一款目前市場上已經采用電壓跟隨充技術的電源管理方案。

一、TWS耳機電壓跟隨充電和傳統充電的區別

相較于其他移動電子産品,由于TWS耳機的獨特性,其內置電池包括了充電盒電池和兩只獨立的耳機電池三部分,因此,續航時間除了與電池容量相關之外,充電盒電池到耳機電池的轉換效率也尤爲重要。

通俗來講,在普遍的傳統充電方式中,充電盒內部電源管理芯片爲內置電池升壓到5V,經過耳機內部的充電IC,再爲耳機內部電池充電。在這一過程中,由于耳機電池剩余電量會影響電池電壓,當電池低電量時,電壓也隨之降低,恒定5V電壓充電,會有大量電能通過熱量的形式損耗。因此,傳統充電方式轉換效率普遍只能達到50%~55%。

電壓跟隨充電方式,對這一問題進行了有效改善。其能夠根據耳機電池電壓動態調整電源管理芯片輸出電壓,從而降低熱損耗,提升充電盒電池到耳機電池的轉換效率;同時也降低了發熱,提高了充電安全性,延長了産品使用壽命。

據我愛音頻網了解到,目前市場上搭載電壓跟隨充電技術的英集芯IP5528電源管理芯片,轉換效率可提升15%~20%(基于耳機充電IC的不同,轉換效率有所差異),進而增加15%~20%的TWS耳機綜合續航時間。

基于這一特性,品牌廠商可以在電池容量、外觀體積和功能性上做更靈活的權衡。例如,在不增加電池容量的情況下,可以使産品提供更持久的續航時間;又或是使用更小容量的電池來達到與原來相同的續航時間,不僅可以有效降低成本,還能減小産品的體積,提高便攜性;還可以在搭載更多功能和應用的情況下,保證産品的續航時間不打折扣,讓用戶無需因此而感到擔憂。

二、電壓跟隨充電解決方案英集芯IP5528詳細介紹

Injoinic英集芯IP5528是一款集成升壓轉換器、锂電池充電管理、電池電量指示的多功能電源管理SOC,爲TWS充電倉提供完整的解決方案。

英集芯IP5528單芯片全集成32位MCU和電源管理,外圍僅需10個元器件(電容*6+電阻*3+電感*1)實現智能充電倉所有功能。

IP5528支持1A充電和400mA放電,充電效率最高達90%,升壓效率最高達93%,實現快速充電功能;支持輸入欠壓、過壓、過充、NTC溫度保護、短路保護等多重锂電保護;還支持電量顯示,內置12bit ADC,可精確測量電池電壓和電流;支持1/2/3/4顆LED電量顯示,支持多種188數顯屏電量顯示,支持電量計等。

英集芯IP5528支持專有創新技術——電壓跟隨充,充電電路搭載兩顆LDO,能夠根據電池電壓實現3.2~5.5V範圍10mV精細步進調整,從而提升充電盒電池到耳機電池的轉換效率。

從上面IP5528跟隨充VPH(pogo pin)電壓電流波形實測圖可以看出,在前期恒流充電階段,VPH(輸出電壓)隨著VBAT(電池電壓)動態調整,在電池接近充滿時,IBAT(電池電流)逐漸降低,電壓進入5V恒壓模式,直至電池充滿電。

通過放電效率測試可以了解到,內置800mAh锂電池的充電倉,單獨放電到3.4V預估放出750mAh;采用IP5528跟隨充功能給耳機充電,經過六輪放電到3.42V,放出總容量576mAh,電池轉換率達到了576mAh/750mAh=76.8%,相較于傳統充電方式轉換效率得到了極大提升。

三、英集芯IP5528 TWS耳機充電倉管理SOC應用案例

據我愛音頻網拆解了解到,目前倍思、榮耀、realme、漫步者4大品牌旗下6款TWS耳機均已采用英集芯IP5528 TWS耳機充電倉管理SOC。

Baseus倍思Bowie M2s Pro真無線降噪耳機

Baseus倍思Bowie M2s Pro真無線降噪耳機是倍思旗下Bowie系列TWS耳機新一代品,相較于上代Bowie M2s,在外觀配色,藍牙傳輸延遲、音質,主動降噪、通話降噪能力,以及續航方面進行了全面升級。其中續航方面,在保持單次7h持久續航的情況下,綜合續航從30小時提升到了35小時。

通過拆解了解到,Baseus倍思Bowie M2s Pro充電盒和耳機均搭載了與上代相同的電池規格,充電盒內置400mAh锂電池,耳機內置35mAh鋼殼扣式電池,電源管理采用了Injoinic英集芯IP5528 SoC,通過跟隨充電功能,實現了從30小時到35小時的綜合續航提升,續航時間提升了約17%。

榮耀親選MOECEN X5e真無線耳機

榮耀親選MOECEN X5e真無線耳機是榮耀生態品牌旗下産品,擁有著極致輕巧的半入耳式外觀設計,7h/36h的超長續航;搭載了12mm生物振膜動圈,支持空間音效,提供更加沉浸的音頻體驗;還支持雙麥AI通話降噪功能,保障基礎通話體驗的清晰流暢;支持遊戲模式,降低延遲提升遊戲體驗。

通過拆解了解到,榮耀親選MOECEN X5e真無線耳機充電盒內置500mAh锂電池,主板上采用了Type-C接口輸入電源,由Injoinic英集芯IP5528 TWS耳機充電倉管理SoC負責內置電池的充放電管理。

HONOR榮耀Earbuds X5真無線耳機

榮耀Earbuds X5真無線耳機是榮耀旗下定位于中低端的Earbuds X數字系列産品,搭載13.4mm大動圈單元,支持通話降噪,支持雙設備連接、觸摸控制、智能佩戴檢測等。續航方面,可提供27小時的綜合續航,且支持快充功能,“充電一刻鍾,聽歌4小時”。

通過拆解了解到,榮耀Earbuds X5真無線耳機充電盒內置410mAh锂電池,采用了Injoinic英集芯IP5528 TWS耳機充電倉管理SoC,爲其快速充電提供支持。

realme真我Buds Air 5 Pro真無線降噪耳機

真我Buds Air 5 Pro真無線降噪耳機是realme旗下的旗艦級産品,外觀沿用了家族式的獨特設計風格,功能配置上搭載了HiFi級同軸雙單元,支持LDAC高清音頻格式,新增了3D空間音效;還支持最大50dB的降噪深度,六麥AI深度通話降噪等功能。充電續航上,支持長達11的音樂播放,總續航達到了40小時;支持快速充電,充電10分鍾,可快速回血7小時。

通過拆解了解到,真我Buds Air 5 Pro真無線降噪耳機充電盒內置460mAh锂電池,耳機內置0.231Wh軟包扣式電池,電池充放電管理由Injoinic英集芯IP5528 TWS耳機充電倉管理SoC負責。

漫步者HECATEGX07真無線耳機

HECATE是EDIFIER漫步者旗下專業電競品牌,HECATE GX07真無線降噪遊戲耳機,外觀設計靈感來源于跑車,呈現了極強的個性化賽博朋克風格。功能配置上,采用了8mm複合振膜單元,支持AAC、LHDC雙高清音頻解碼,支持遊戲和音樂兩種模式;支持混合主動降噪技術、環境聲模式,支持ENC雙麥降噪功能。續航方面,降噪模式下支持5+15h的續航,關閉降噪整體續航時間爲6.5+19.5小時;還支持快速充電功能,充電15分鍾,可使用2小時。

通過拆解了解到,HECATE GX07真無線降噪遊戲耳機充電盒內置500mAh锂電池,采用了Injoinic英集芯IP5528 TWS耳機充電倉管理SoC。

EDIFIER漫步者HECATE GX05真無線遊戲耳機

漫步者HECATE GX05真無線遊戲耳機,在外觀上,充電盒機身采用了全鋅合金材質,賽博機械風格設計,做工精致,結構設計巧妙,開放式座艙,能夠便捷取放耳機;還支持「幻境」RGB燈效,呈現非常酷炫的視覺效果。續航方面,單次續航時間約4.5h,搭配充電盒總續航超過16h,支持2C快充,充電10分鍾,能玩超過1小時,實現快速回血。

通過拆解了解到,漫步者HECATE GX05真無線遊戲耳機充電盒內置380mAh锂電池,采用了Injoinic英集芯IP5528 TWS耳機充電倉管理SoC。

四、關于英集芯及方案商紫聯科技

深圳英集芯科技股份有限公司成立于2014年11月20日,是一家專注于高性能、高品質數模混合芯片設計公司,主營業務爲電源管理芯片、快充協議芯片的研發和銷售。英集芯持續推出高性價比的智能數模混合芯片,提供的電源管理芯片和快充協議芯片廣泛應用于移動電源、快充電源適配器、無線充電器、車載充電器、TWS耳機充電倉等産品。

據我愛音頻網拆解了解到,目前已有榮耀、realme、傳音、漫步者、倍思、中興、JLab、QCY、海貝、網易雲音樂、酷狗、喜馬拉雅、先鋒、魔聲、品恒、公牛、傲基、MPOW、BoAt、諾基亞、聯想、山水、Ambie、諾必行、充客、Loca、ROBOT、HYUNDAI、Btootos、喬威、影巨人、Skullcandy、嘿喽、聲闊等大量品牌的TWS耳機充電盒采用英集芯的電源管理方案。

深圳市紫聯科技有限公司成立于2017年9月,是一家專業以電源類,充電類,小家電類,工業類等MCU方案設計商。18年以來一直專業在TWS充電倉方案耕耘多年,配合過各種BT協議,以及多節理電池充電,無線充電方案,電子煙方案。

紫聯科技旗下核心産品線包括了英集芯——TWS充電倉、無線充SOC芯片、锂電充電IC芯片、充電協議芯片、電子煙芯片等,爲客戶提供高可靠性,成熟,穩定的産品及解決方案。

五、我愛音頻網總結

續航時間作爲TWS耳機用戶體驗的關鍵因素,隨著用戶對耳機使用需求的持續增長,産品功能的不斷擴展,以及耳機智能化進程中功耗的增加,電池續航的問題也更加突出。如何實現在保持耳機小巧便攜的同時,解決續航時間這一核心問題,成爲了許多品牌廠商探索的方向之一。

英集芯作爲在數模混合芯片領域擁有十年以上設計、生産和測試經驗的上遊廠商,針對這一市場和用戶需求,通過技術創新,推出IP5528 TWS耳機充電倉管理SoC,基于電壓跟隨充技術,有效提升電池轉換效率,進而提高15-20% TWS耳機綜合續航;同時具有高集成度的特點,能夠縮短成品方案研發周期,簡化産品生産過程,提升産品良率和可靠性,獲得了衆多品牌的采用。

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