在现代消费电子市场中,TWS耳机凭借其无线蓝牙技术、内置电池以及移动充电盒,提供了便捷的即取即用体验,深受用户喜爱。由于体积限制,内置电池的容量无法满足长时间的使用需求,这也使得续航问题成为了用户的主要担忧。
根据高通发布的《2023音频产品使用现状调研报告》,电池续航不足被列为无线耳塞和头戴式耳机的第二大痛点,影响了用户的使用体验。在“2023年真无线耳塞十大购买驱动因素”中,续航时间紧随佩戴舒适度和价格之后,位列第三。提高续航时间对于提升品牌产品的竞争力具有重要意义。
目前市场上已有多种应对TWS耳机续航问题的解决方案。包括持续优化电路设计,以降低系统运行和待机时的功耗;采用快速充电技术,缩短充电时间,从而提升用户体验;以及使用高压电池来提高电池的能量密度,实现更长时间的续航。
一种新兴的解决方案是电压跟随充电技术,这种技术通过减少能量损耗来提高充电盒电池到耳机电池的转换效率,从而实现更持久的综合续航时间。本文将详细探讨这种充电方式与传统方式的区别,并分享一款目前市场上应用电压跟随充电技术的电源管理方案。
与其他移动电子产品相比,TWS耳机具有独特的结构,其内置电池包括充电盒电池和两只独立的耳机电池。续航时间不仅与电池容量相关,充电盒到耳机电池的转换效率也非常重要。
在传统充电方式中,充电盒内部的电源管理芯片将电压升至5V,通过耳机内部的充电IC来为耳机电池充电。在此过程中,由于耳机电池剩余电量会影响电池电压,电池电量不足时电压会降低,恒定的5V电压充电会导致大量电能以热量的形式损耗。传统充电方式的转换效率通常只有50%~55%。
电压跟随充电方式则有效解决了这一问题。它可以根据耳机电池的电压动态调整电源管理芯片的输出电压,从而减少热损耗,提高充电盒电池到耳机电池的转换效率。这种方式不仅降低了发热,还提高了充电的安全性,延长了产品的使用寿命。
根据我爱音频网的了解,目前市场上搭载电压跟随充电技术的英集芯IP5528电源管理芯片,其转换效率比传统方式提高了15%~20%(具体效率因耳机充电IC不同而异),从而使TWS耳机的综合续航时间增加了15%~20%。
凭借这一特性,品牌厂商可以在电池容量、外观体积和功能性之间进行更加灵活的权衡。例如,在不增加电池容量的情况下,可以延长产品的续航时间;或者使用更小容量的电池来达到与原来相同的续航时间,从而降低成本和产品体积,提高便携性;还可以在搭载更多功能和应用的情况下,保证产品的续航时间不受影响,让用户无需担心。
Injoinic英集芯IP5528是一款集成升压转换器、锂电池充电管理和电池电量指示功能的多功能电源管理SOC,为TWS充电仓提供了完整的解决方案。
IP5528集成了32位MCU和电源管理功能,仅需外围的10个元件(6个电容、3个电阻、1个电感)即可实现智能充电仓的所有功能。
该芯片支持1A充电和400mA放电,充电效率高达90%,升压效率最高可达93%,实现了快速充电功能;还提供了输入欠压、过压、过充、NTC温度保护、短路保护等多重保护;支持电量显示,内置12bit ADC,可精确测量电池电压和电流;支持1/2/3/4颗LED电量显示以及多种数字显示屏电量显示,满足用户需求。
IP5528支持专有的电压跟随充电技术,电路中配备了两颗LDO,根据电池电压实现3.2~5.5V范围内的10mV精细步进调整,从而提高充电盒电池到耳机电池的转换效率。
从IP5528的VPH(pogo pin)电压电流波形实测图来看,在恒流充电阶段,VPH(输出电压)会随VBAT(电池电压)动态调整,电池接近充满时,IBAT(电池电流)逐渐降低,电压进入5V恒压模式,直至电池充满电。
通过放电效率测试可知,内置800mAh锂电池的充电仓,单独放电到3.4V时预计放出750mAh;采用IP5528的电压跟随充电功能后,经过六轮放电到3.42V,总放出容量为576mAh,电池转换率达到576mAh/750mAh=76.8%,相比传统充电方式的转换效率有了显著提升。
据我爱音频网的拆解报告,目前倍思、荣耀、realme、漫步者等品牌的多款TWS耳机已采用英集芯IP5528 TWS耳机充电仓管理SOC。
倍思Bowie M2s Pro真无线降噪耳机是倍思旗下Bowie系列的新一代产品,相较于前代Bowie M2s,外观配色、蓝牙传输延迟、音质、主动降噪、通话降噪能力和续航均有全面升级。在续航方面,单次使用可达7小时,综合续航从30小时提升至35小时。
拆解显示,倍思Bowie M2s Pro充电盒和耳机均使用了与前代相同的电池规格,其中充电盒内置400mAh锂电池,耳机内置35mAh钢壳扣式电池,电源管理采用了Injoinic英集芯IP5528 SoC,通过电压跟随充电功能,使综合续航从30小时提升至35小时,续航时间提升约17%。
荣耀亲选MOECEN X5e真无线耳机是荣耀生态品牌推出的一款轻巧半入耳式耳机,拥有7小时的单次使用时间和36小时的综合续航。其搭载12mm生物振膜动圈,支持空间音效,提供沉浸式音频体验;同时支持双麦AI通话降噪功能和游戏模式,提升游戏体验。
拆解显示,荣耀亲选MOECEN X5e充电盒内置500mAh锂电池,主板上采用了Type-C接口输入电源,由Injoinic英集芯IP5528 TWS耳机充电仓管理SoC负责内置电池的充放电管理。
荣耀Earbuds X5真无线耳机是荣耀定位于中低端的数字系列产品,搭载13.4mm大动圈单元,支持通话降噪、双设备连接、触摸控制和智能佩戴检测等功能。其续航方面提供27小时的综合续航,并支持快充功能,充电15分钟可播放4小时音乐。
拆解显示,荣耀Earbuds X5充电盒内置410mAh锂电池,使用了Injoinic英集芯IP5528 TWS耳机充电仓管理
SoC,以支持其快速充电需求。
真我Buds Air 5 Pro是真我旗下的一款旗舰级真无线降噪耳机。该耳机延续了家族独特的设计风格,功能配置上搭载了HiFi级同轴双单元,支持LDAC高清音频格式,并新增了3D空间音效。其降噪能力也相当强大,最大支持50dB的降噪深度,以及六麦AI深度通话降噪功能。在充电续航方面,该耳机支持长达11小时的音乐播放,总续航时间可达40小时,并支持快速充电,充电10分钟即可获得7小时的使用时间。
通过拆解分析,真我Buds Air 5 Pro的充电盒内置了460mAh锂电池,耳机则配备了0.231Wh的软包扣式电池。充电管理则由Injoinic英集芯IP5528 TWS耳机充电仓管理SoC负责,保证了电池的高效充放电。
HECATE是EDIFIER漫步者旗下的专业电竞品牌,其HECATE GX07真无线降噪游戏耳机具有跑车设计灵感,展现出强烈的赛博朋克风格。功能上,该耳机采用了8mm复合振膜单元,支持AAC和LHDC双高清音频解码,并提供游戏模式和音乐模式选择。其降噪技术包括混合主动降噪和环境声模式,并支持ENC双麦降噪功能。续航方面,耳机在降噪模式下支持5小时的单次使用和15小时的综合续航,而在关闭降噪时,总续航时间可达6.5小时+19.5小时;同时支持快速充电,充电15分钟可使用2小时。
从拆解结果来看,HECATE GX07充电盒内置了500mAh锂电池,并采用了Injoinic英集芯IP5528 TWS耳机充电仓管理SoC,以支持其高效的充电管理。
漫步者HECATE GX05真无线游戏耳机同样展现了精致的设计,充电盒机身采用了全锌合金材质,设计风格为赛博机械风格,结构设计巧妙,开放式座舱方便耳机的取放。该耳机还支持RGB灯效,使其更加个性化。功能方面,该耳机提供了混合主动降噪技术,并支持多种音效模式,适合不同的使用场景。续航方面,耳机在开启降噪模式下支持4小时的使用时间,而关闭降噪模式时的续航时间可达10小时;充电盒则可提供额外的24小时续航。
从拆解分析中得知,HECATE GX05真无线游戏耳机的充电盒同样采用了Injoinic英集芯IP5528 TWS耳机充电仓管理SoC,以确保其优质的电池管理和高效的充电性能。
电压跟随充电技术作为一种新兴的充电方式,为TWS耳机提供了显著的续航提升。通过减少充电过程中的能量损耗和热量,提升了充电效率,延长了电池的使用寿命。这种技术已经被多个知名品牌采纳,并在他们的TWS耳机产品中展现了优异的性能。随着技术的不断进步,我们可以期待未来更多的耳机品牌和产品将会应用这一创新技术,进一步提升用户的使用体验。