電流和磁傳感器對TWS設計的緊要性分解

近年來，TWS（TrueWirelessStereo，真無線耳機）正在耳機市場中快速崛起。今朝，用戶在使用流媒體設備時不必再為耳機線的纏繞問題而困擾了。真無線耳機是基于Bluetooth？的無線耳機，其左右通道被分離成獨立又相互配對的兩個個體。盡管這種創新設計使用戶不再要用線連接手機或其它設備，但這給耳機制造商帶來了一系列新的設計挑戰。

為了最大限度地延長電池壽命和電池運行時間，耳機非得確保在充電盒中的正確位置，并且可以在充電時高效充電。一種高性價比的做法是將電流測試放大器用于監測耳塞充電，以及將霍爾效應開關用于無線充電盒的開合和耳塞擺放位置能夠最大限度地提高這一使用場景的電池充電效率和電池壽命，提高用戶體驗。

用電流測試放大器進行設計

TWS的電池容量通常低于100-mAh。因此，為了保護并準確地給這些小容量電池充電，我們要更精確的電流測量。傳統電池充電器和電量計在監測更大的電池（如充電箱中的電池）電流方面表現出色，但在監測更低電流方面經常表現一般。

專用電流測試放大器在測量小電流時更加準確。倘若您的設計中已經有了微控制器（MCU）或電源管理集成電路（pMIC），那么您可以基于寫入MCU或pMIC的算法來使用這些放大器的輸出監測和測量電池使用次數和電池壽命。圖1顯示了一個帶有外部電流測試放大器和控制器的電量計。

電量計

電池包

電流

溫度

電壓

控制器

算法

圖1：帶外部電流測試放大器和控制器測量的電量計在無線耳塞充電盒中放置兩個小型電流測試放大器（如INA216）能夠實現高精度充電電流測量。或者，倘若優先考慮處理方案尺寸，則提議使用單個像INA2180相同的雙通道電流測試放大器。

倘若精度不是緊要考慮因素，且假設電流分配相等，那么一個電流傳感器可以監測兩個耳塞的充電情況。在耳塞中放置一個雙向電流測試放大器，如INA191或INA210，可同時實現充電和測量功能。不管您使用哪種拓撲結構，這些器件都可以更好地保護電池，因為即使微小的電流變化也會影響電池的使用壽命。

用霍爾效應傳感器進行設計

TWS的新功能是圍繞充電和進行的創新。充電盒蓋的開合可以用來進行藍牙連接的開啟或封閉，而入盒/出盒測試可以判斷是不是停止充電以及左右耳配對。其他傳感器技術可能無法經濟有效地通過適宜的靈巧度來正實在現這些功能，所以選擇適宜的傳感器至關緊要。圖2顯示了TWS傳感器的布置。

耳塞內的磁鐵

放置在蓋子內的磁鐵

充電端口附近的霍爾傳感器了解何時開始充電

位于底座內部用于測試蓋子封閉情況的霍爾傳感器圖2：無線耳塞傳感器的布置和使用

霍爾效應傳感器能夠很好地使用于測試充電盒蓋和耳塞充電情況。鑒于磁鐵已用來合上充電盒蓋，因此，以霍爾效應開關的形式使用磁感測處理方案測試蓋子顯然是一種無需額外零件即可之際連接/斷開藍牙的處理方案。此外，將磁鐵放進在耳塞，是一種能夠測試充電盒內是不是存在耳塞的從而有效充電辦法。

選擇適合的數字霍爾效應傳感器非常緊要，并且低頻率/低功耗的特性讓DRV5032成為了不二之選。關于霍爾效應傳感器在耳塞中的使用，完全能夠實現每秒供應5次磁鐵測試信息。此頻率準許您使用DRV5032的低功耗選項，該器件僅消耗約0.5？A的靜態電流，不會電池使用時間萌生嚴重影響。

確定充電狀態和充電盒蓋測試關于使用小容量電池和無線連接的耳塞都至關緊要。電流測試放大器和霍爾效應傳感器為那些努力圍繞這些新特征和挑戰進行設計的人員供應知道決方案。

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