隨著TWS耳機市場的不斷發(fā)展，消費者對于小尺寸、舒適度提出了更高的要求，廠商需要在縮小整體解決方案尺寸的同時集成更多功能，以提高自身競爭力。針對這一點，德州儀器（TI）帶來了觀點分享。

TWS耳機的“高品質(zhì)”追求

一個高品質(zhì)的TWS耳機應具備高舒適度、主動噪聲消除功能以及更長的電池壽命，最好還同時兼具經(jīng)濟實惠。

高品質(zhì)的TWS耳機可在整個應用生命周期內(nèi)提供快速穩(wěn)定且安全的充電環(huán)境，延長電池的運行時間，顯著減少充電周期，以提升用戶體驗。設計工程師還可使用功率IC進一步改善TWS應用，并且這些功率IC不會產(chǎn)生任何可聞噪聲。

德州儀器（TI）低功率音頻和執(zhí)行器市場和業(yè)務開發(fā)經(jīng)理Mike Spence表示，出色的音頻體驗始于TWS耳機中的驅(qū)動器，相對強大的驅(qū)動器和優(yōu)質(zhì)材料可提供更高的中低音精度。音頻信號鏈需要做到將信號與電路板設計帶來的噪聲及電流聲隔離，與大多耳掛式耳機不同，TWS耳機一般使用的是從RF模塊到喇叭的全數(shù)字音頻信號鏈。

TWS耳機是在音頻輸出后直接將其輸入到耳道，所以在改善電流聲、噪聲影響時無需考慮距離或環(huán)境因素。因此，TWS耳機主要的設計挑戰(zhàn)在于要使設計的各個模塊（音效處理、喇叭或射頻模塊等）能夠協(xié)同工作，這就需要聲學、工業(yè)設計師和電氣工程師之間進行精心設計與合作，在實現(xiàn)具有耳掛式耳機所有功能的同時，保證其尺寸小型化。而具有這些技術(shù)的公司將轉(zhuǎn)向添加和改進TWS耳機的功能，這也意味著耳掛式耳機領(lǐng)域的創(chuàng)新將逐步減少，TWS耳機的創(chuàng)新正后來居上。

2020年初，藍牙低功耗音頻LE Audio標準的發(fā)布為未來的音頻行業(yè)奠定了發(fā)展基礎。德州儀器（TI）Wi-Fi和雙模式BT市場經(jīng)理Beatrice Fankem表示，藍牙低功耗音頻可使左右耳機的多流音頻更加緊密同步，憑借著低功耗和高質(zhì)量的多音流功能，藍牙低功耗技術(shù)不僅能夠改善耳機整體性能，還能創(chuàng)造包括助聽器在內(nèi)的更多新產(chǎn)品和用例。

TWS耳機設計痛點如何解決？

在問及TWS耳機的設計痛點時，德州儀器（TI）低VIN LDO產(chǎn)品市場工程師Wilson Fwu表示，隨著TWS耳機的推出與普及，消費者也在最初的設計中發(fā)現(xiàn)了多個需要改進之處，包括更長的電池壽命、更小的外形尺寸、更快的響應時間及更好的音質(zhì)體驗。廠商可通過TWS耳機設計中的電源管理系統(tǒng)解決這些問題。

低壓差穩(wěn)壓器或LDO是TWS耳機中最常使用的電源管理設備之一，改進途徑如下：

• 選擇具有較低IQ的LDO，可以更大限度地降低設備的電流消耗，從而延長電池壽命；

• 對于小型應用（例如TWS耳機），選擇具有小尺寸的LDO至關(guān)重要；

• 選擇具有良好負載瞬態(tài)響應的LDO可以使用戶體驗更加精簡；

• 選擇具有較低噪聲和高PSRR的LDO，可顯著降低為敏感模擬軌供電的軌電壓紋波。

針對LDO和線性電源管理，德州儀器（TI）研發(fā)了兩種新設備：TPS7A02和TPS7A20。TPS7A02實現(xiàn)了25-nA IQ，使TWS用戶可以在保持較小外形的同時延長電池壽命。TPS7A20具有低噪聲、較低IQ以及高PSRR的特性，以確保信號干凈無噪聲。

為了滿足消費者需求，設計工程師還可以考慮采用先進半導體工藝和架構(gòu)的功率IC，以增加運行時間、限制應用的自發(fā)熱，從而實現(xiàn)高效率、小尺寸、高舒適度。

在設計方面，德州儀器（TI）電流傳感器市場和應用經(jīng)理唐釗補充道：“具有出色噪聲消除功能的無線式頭戴式耳機外形較為笨重，通常不適合戶外活動或運動使用，因此尺寸小巧的主動降噪耳機可以提供更好的用戶體驗。采取更低功耗和更高效的充電手段有助于無線入耳式耳機持續(xù)運行更長時間?！?

“電流檢測放大器可精確監(jiān)控電流，延長電池壽命，這對電池來說又增加了一層保護措施。較小尺寸的耳機可以選用WCSP封裝，例如德州儀器（TI）INA216和INA191，或者采用多通道單片封裝，例如INA2180?；魻栃獋鞲衅鲃t有助于監(jiān)測充電盒的開啟，以確定何時啟動藍牙配對。德州儀器（TI）所研發(fā)的低功耗電流傳感器INA191和極低功耗霍爾傳感器DRV5032（X2SON封裝）都有助于降低功耗，延長耳機及其配套無線充電盒的電池壽命?！?

此外，據(jù)德州儀器（TI）升壓和降壓-升壓型開關(guān)穩(wěn)壓器應用及市場經(jīng)理Christian Schmoeller介紹，德州儀器（TI）擁有廣泛的電源IC產(chǎn)品組合，設計工程師可以選擇適合其設計風格的解決方案。例如，TWS充電盒在技術(shù)上雖然并不需要可編程的降壓-升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，但在實際使用時，設計工程師可以通過動態(tài)優(yōu)化充電電壓和效率來提高消費者體驗。

TWS技術(shù)發(fā)展機遇

德州儀器（TI）預計,未來通過電池供電的電子設備還將會大幅增加，這類設備都需要精確的電流監(jiān)測、功率監(jiān)控和功率保護來延長電池壽命。在TWS充電盒中，使用霍爾傳感器自動連接或斷開藍牙是該設備的獨特功能，未來也希望在更多電子產(chǎn)品中看到霍爾傳感器的創(chuàng)新型用途。

加入更多傳感器，集成更多功能，已經(jīng)成為高端TWS耳機的重要發(fā)展方向，高端的TWS耳機內(nèi)部已包含一系列傳感器，可增強健康監(jiān)測功能。如果消費者接受了這些功能，那么TWS耳機的定價也會相對提高。

德州儀器（TI）電池開關(guān)充電器產(chǎn)品市場工程師Alan Lee表示：“隨著TWS技術(shù)的改進，我們看到了與健康相關(guān)的可穿戴應用的發(fā)展機遇，例如睡眠耳塞。德州儀器（TI）始終致力于創(chuàng)建具有更小尺寸、更高精度、更多特性和功能的電池充電解決方案。”