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随着TWS耳机爆发式的增长，对耳机及电池盒的续航提出了更高的要求，一般可以从以下几点去提高续航。 1) 使用更大容量的电池来提高续航能力，缺点在于耳机及电池盒小巧的体积很难容下大体积的电池，同时大容量电池会过重。 2) 提高工作效率，减少器件的漏电流。耳机芯片可以选用BQ25150A类似的只有400-nA 漏电流的线性充电芯片。充电盒芯片可以选用BQ25619类似的只有几个微安漏电流的开关充电芯片，提高充电速度以及改善热问题。 3) 优化系统，减少损耗，增加续航时间。 下面，我们从第三方面去介绍TI的电流采样芯片在优化系统，减少损耗上的应用。 框图一是一个典型的TWS耳机系统框图。其中红色电流采样部分，是为了在小电流，一般会低于5mA，将升压电路关闭，从而减少损耗。 图一 电流采样电路一般会采用2种方式： 1) 采用1欧姆左右的采样电阻，简单方便，直接可以读取电阻上的电压给MCU，从而控制升压电路的开关。但是1欧姆的电阻也会带来更大的压降，当给耳机充电电流减小到5mA左右，电阻上的压降只有5mV，不会有什么影响。当耳机的充电电流加大，2只耳机上的充电电流相加可能会达到300mA或以上，电阻上的压降就有300mV，不能忽略不计了。下面的表格计算了一个升压芯片的误差，包括反馈误差2%和分压电阻误差1%，从计算可以看出来输出电压最大偏差+/-0.18V，为了输出端得到一个稳定的5V电压需要考虑电阻上300mV的压降，输出电压需要加上300mV，最大会达到5.48V，在轻载的时候，这个电压会给后端系统带来相当大的风险。
| 最小值 | 典型值 | 最大值 | 输出(V) | 4.82 | 5 | 5.18 | 反馈误差(V) | 0.98 | 1 | 1.02 | 上分压电阻R1(K Ohm) | 99 | 100 | 101 | 下分压电阻R2(K Ohm) | 25.25 | 25 | 24.75 |
2) 采用电流检测芯片，如下图二所示为TI的INA系列电流检测芯片的框图，有如下优点： a) 外置的电流采样电阻可以使用毫欧级别的阻值，从而极大的降低电阻上的压降。减少损耗的同时，保证输出电压的精度。 b) 最小电流精度可以做到全量程1%左右，从而很容易的实现小电流关断，同时可以让耳机电池充的更满一些，提高续航。 c) 有SC70, SOT563,DSBGA及UQFN等小封装选择，外围简单，灵活方便。 d) 如果想对2个耳机分别监测，还可以采用双通道的INA2180A2芯片。
图二 以下四颗物料可以根据需求选择，其中INA2180是双通道的，可以同时检测2个耳机的电流。 Parameter | INA199C1 | INA216A2 | INA2180A2 | INA185A2 | Operational VCMRange (V) | -0.1 V to 26 V | 1.8 V to 5.5 V | -0.2 V to 26 V | -0.2 V to 26 V | Surviving VCMRange (V) | -0.1 V to 26 V | -0.3 V to 5.5 V | -0.3 V to 26 V | -0.3 V to 26 V | Gain Options | 50 | 50 | 50 | 50 | Gain Error @ 25°C (max) | 0.90% | 0.20% | 1.00% | 0.20% | Gain Error Drift (ppm/°C) | 10 | 1 | 20 | 8 | Gain Error @ 125°C (max) | 1.00% | 0.21% | 1.20% | 0.28% | VOS @ 25°C (max µV) | 150 | 75 | 150 | 55 | VOS Drift (max µV/°C) | 0.5 | 0.25 | 1 | 0.5 | VOS @ 125°C (max µV) | 200 | 100 | 250 | 105 | CMRR (min dB) | 100 | 90 | 84 | 96 | PSRR (min dB) | 100 | N/A | 88 | 90 | Supply Voltage Range (V) | 2.7 V to 26 V | 1.8 V to 5.5 V | 2.7 V to 5.5 V | 2.7 V to 5.5 V | IQ (max mA) | 0.115 | 0.03 | 0.52 | 0.3 | IB (typ µA) | 28 | 3 | 80 | 75 | Bandwidth (kHz) | 80 | 10 | 210 | 210 | Slew Rate (V/µs) | 0.4 | 0.03 | 2 | 2 | Swing To Ground (mV) | 50 | 2 | 5 | 5 | Operating Temp Range (°C) | -40 to 125 | -40 to 125 | -40 to 125 | -40 to 125 | Package(s) | UQFN (10) & SC70 (6) | DSBGA (4) & UQFN (10) | VSSOP (8) | SOT-563 (6) | Ideal Shunt Resistor (mΩ) | 16.0 | 15.7 | 16.6 | 16.6 | Error @ NOM Current: | 1.62% | 1.06% | 1.25% | 0.34% |
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