為什么電流和磁傳感器對TWS（真無線耳機(jī)）的設(shè)計至關(guān)重要?

近年來，TWS（True Wireless Stereo，真無線耳機(jī)）正在耳機(jī)市場中快速崛起。現(xiàn)在，用戶在使用流媒體設(shè)備時不必再為耳機(jī)線的纏繞問題而困擾了。真無線耳機(jī)是基于Bluetooth的無線耳機(jī)，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(chuàng)新設(shè)計使用戶不再需要用線連接手機(jī)或其它設(shè)備，但這給耳機(jī)制造商帶來了一系列新的設(shè)計挑戰(zhàn)。

為了最大限度地延長電池壽命和電池運行時間，耳機(jī)必須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檢測放大器用于監(jiān)測耳塞充電，以及將霍爾效應(yīng)開關(guān)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應(yīng)用場景的電池充電效率和電池壽命，提高用戶體驗。

用電流檢測放大器進(jìn)行設(shè)計

TWS的電池容量通常低于100mAh。因此，為了保護(hù)并準(zhǔn)確地給這些小容量電池充電，我們需要更精確的電流測量。傳統(tǒng)電池充電器和電量計在監(jiān)測更大的電池（如充電箱中的電池）電流方面表現(xiàn)出色，但在監(jiān)測更低電流方面常常表現(xiàn)一般。

專用電流檢測放大器在測量小電流時更加準(zhǔn)確。如果您的設(shè)計中已經(jīng)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(jiān)測和測量電池使用次數(shù)和電池壽命。圖1顯示了一個帶有外部電流檢測放大器和控制器的電量計。

圖1：帶外部電流檢測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檢測放大器（如INA216）能夠?qū)崿F(xiàn)高精度充電電流測量?；蛘撸绻麅?yōu)先考慮解決方案尺寸，則建議使用單個像INA2180一樣的雙通道電流檢測放大器。

如果精度不是重要考慮因素，且假設(shè)電流分配相等，那么一個電流傳感器可以監(jiān)測兩個耳塞的充電情況。在耳塞中放置一個雙向電流檢測放大器，如INA191或INA210，可同時實現(xiàn)充電和測量功能。不管您使用哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這些器件都可以更好地保護(hù)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(yīng)傳感器進(jìn)行設(shè)計

TWS的新功能是圍繞充電和進(jìn)行的創(chuàng)新。充電盒蓋的開合可以用來進(jìn)行藍(lán)牙連接的開啟或關(guān)閉，而入盒/出盒檢測可以判斷是否停止充電以及左右耳配對。其他傳感器技術(shù)可能無法經(jīng)濟(jì)有效地通過合適的靈敏度來正確實現(xiàn)這些功能，所以選擇合適的傳感器至關(guān)重要。圖2顯示了TWS傳感器的布置。

圖2：無線耳塞傳感器的布置和使用

霍爾效應(yīng)傳感器能夠很好地應(yīng)用于檢測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(yīng)開關(guān)的形式使用磁感測解決方案檢測蓋子顯然是一種無需額外零件即可之際連接/斷開藍(lán)牙的解決方案。此外，將磁鐵放進(jìn)在耳塞，是一種能夠檢測充電盒內(nèi)是否存在耳塞的從而有效充電方法。

選擇適合的數(shù)字霍爾效應(yīng)傳感器非常重要，并且低頻率/低功耗的特性讓DRV5032成為了不二之選。對于霍爾效應(yīng)傳感器在耳塞中的應(yīng)用，完全能夠?qū)崿F(xiàn)每秒提供5次磁鐵檢測信息。此頻率允許您使用DRV5032的低功耗選項，該器件僅消耗約0.5μA的靜態(tài)電流，不會電池使用時間產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

確定充電狀態(tài)和充電盒蓋檢測對于使用小容量電池和無線連接的耳塞都至關(guān)重要。電流檢測放大器和霍爾效應(yīng)傳感器為那些努力圍繞這些新特征和挑戰(zhàn)進(jìn)行設(shè)計的人員提供了解決方案。