豪威集团提供“一站式”TWS真无线耳机解决方案

似水流年

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%。[1]

                               
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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

                               
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TWS耳机应用框图

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，2.75 x 1.85 x 0.90mm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。

                               
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Item	Dimension	Tolerance
Length(L)	2.75	±0.10
Width(W)	1.85	±0.10
Height(H)	0.90	±0.10
Acoustic Port (AP)	Ø0.25	±0.05

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。

                               
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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。

                               
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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。

                               
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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。

                               
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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。

                               
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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。

                               
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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。

                               
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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。

                               
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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。
我们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。
本文作为豪威集团TWS解决方案的开篇，敬请关注我们下一篇的精彩内容

郑先生

  

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