蓝牙耳机充电

TWS蓝牙耳机及充电盒系统介绍

TWS(TrueWirelessStereo,真无线立体声)蓝牙耳机

是近年来异常火热的音频产品。它借助蓝牙芯片，先将手

机与主耳机建立无线连接，再建立起主耳机和副耳机的无

线通讯，从而完全摒弃了传统耳机间的线材连接，极大地

方便了用户的使用。另外，主耳机是可以单独使用的，完

全能够胜任现有市场上的单颗蓝牙耳机的应用需求，使用

功能非常强大。因此自从2016年9月苹果发布第一款TWS

耳机–Airpods以来，市场反响就非常热烈，后续音频厂

商见此迅速跟进，扎堆布局TWS蓝牙耳机，使TWS耳机

市场异彩纷呈。

TWS耳机系统介绍

TWS耳机的系统主要可以分为两部分，分别是充电盒

以及耳机。充电盒的作用类似于充电宝，专门给两个耳机

进行充电。受限于充电盒和耳机的狭小空间，这两部分所

用的电池容量都无法做大，充电盒的容量一般在1000mAh

以内(其中又以200-700mAh范围内最为常见)，而耳机端

的容量更小，绝大部分都小于100mAh。因此无论是充电

盒还是耳机，都应该重视系统低功耗的设计，保证产品有

较长的使用时间。

1、充电盒系统介绍

图1TWS充电盒系统框图

信号链部分，传感器主要有霍尔传感器，实现盒子的开

合检测。LED灯实现酷炫的显示效果，蓝牙芯片则可以将

盒子信息传送给手机，便于手机查看盒子电量信息。按键

检测可能需要一些逻辑器件，如SN74LVC1G74这种D触

发器，可以将按键的脉冲沿转变成电平的翻转，便于MCU

记录按键信息。

电源轨部分，一般输入口做成5V的microUSB接口(苹

果的Airpods是lighting接口，也是5V)。考虑到当前有不

少支持高压快充的适配器，因此充电盒需要一个过压保护

芯片做误插防护，再加一颗charger给锂电池充电。目前

很多的charger都集成了过压保护的功能，但是过压响应

时间大部分是us级别，建议额外再加一颗过压保护芯片做

快速保护。Charger方面，建议用带power-path(即路径管

理)的charger，一方面，当盒子电池电量较低时，插上适

配器可以立刻得到较高的系统电压，保证盒子可以立刻给

低电量耳机供电;另一方面，当快充电流设置的较小时，若

负载需要恒定吃载(如驱动LED灯)，这部分的负载很可能

在charger的截止电流附近，不带power-path功能的话

charger很可能无法判断电池已经充满，使用体验就会差一

些。

电池一般都是单节锂电池，一般是由电池包厂商提供，

并且已经将电量计和二次保护IC封包在内，保证电池更可

靠的工作。单节锂电池的电源主要供给两部分：一部分升

压到5V给耳机供电，另一部分降压到3V及以下给盒子内

的MCU/Sensor等。

2、耳机系统介绍

TWS一般有两个耳机，他们的系统都是一样的，详细

框图如下：

图2耳机系统框图

信号链部分，蓝牙芯片负责接收手机发送过来的数据，

然后经过耳放推动耳机。传感器主要是重力传感器，检测

耳机晃动等信号。目前蓝牙芯片的集成度非常高，还能做

一些调音的功能。

电源轨部分，受限于非常狭小的耳机空间，耳机端已经

不能做成microUSB接口的供电口，通常改成特定的金属

接触片方式。耳机输入电源来自于充电盒升压稳定后的

5V，因此耳机端的输入不存在过压的风险，可以不必加过

压保护，直接经过charger后就可以给单节锂电池充电。

同样的，电池同样由电池包厂商提供，集成电量计和二次

保护。电池经过LDO再给系统提供2.5V或者1.8V的电源。

TWS耳机的设计需要综合考虑功耗、封装和性能，使

产品具有更好的体验结果。