高集成智能藍(lán)牙耳機(jī)電源電路設(shè)計(jì)

　　隨著越來越多的手機(jī)支持藍(lán)牙功能，藍(lán)牙耳機(jī)已成為手機(jī)的必備選件。藍(lán)牙耳機(jī)的電源管理設(shè)計(jì)要求外圍組件少，集成度高，同時(shí)滿足藍(lán)牙芯片對(duì)負(fù)載響應(yīng)和噪聲抑制的要求。無線立體聲耳機(jī)成為熱門產(chǎn)品。隨著越來越多的手機(jī)支持藍(lán)牙功能，藍(lán)牙耳機(jī)已成為手機(jī)的必備選件。同時(shí)，隨著支持MP3播放的立體聲藍(lán)牙耳機(jī)的推出，藍(lán)牙耳機(jī)已能夠同時(shí)連接到藍(lán)牙移動(dòng)電話和音樂播放器，這必將給藍(lán)牙應(yīng)用帶來新的亮點(diǎn)。

　　藍(lán)牙耳機(jī)的核心是射頻和基帶處理兩部分，為適應(yīng)功能的集成和設(shè)計(jì)的小型化，CSR、Broadcom等公司已將射頻和基帶處理功能集成在一起，如CSR BlueCore4高集成的藍(lán)牙芯片，封裝最小為6×6mm。整個(gè)耳機(jī)的電源管理設(shè)計(jì)要求外圍組件少，集成度高，同時(shí)滿足藍(lán)牙芯片對(duì)負(fù)載響應(yīng)和噪聲抑制的要求。

　　圖1：TC1303在藍(lán)牙耳機(jī)上的應(yīng)用電路。

　　藍(lán)牙耳機(jī)多采用鋰電池供電，其電壓范圍為2.7V至4.2V。電池容量為90mAH至170mAH。為滿足更長時(shí)間通話及音樂播放的需要，電池容量有逐漸增加的趨勢(shì)。另外，基于ARM或DSP內(nèi)核的藍(lán)牙芯片需要兩組電源（如1.8V和2.7V）分別對(duì)內(nèi)核和I/O供電。同時(shí)，麥克風(fēng)也需要一個(gè)“干凈”的偏置電壓。

　　基于上述系統(tǒng)電源的需求，Microchip推出了高度集成的、小尺寸的電源管理方案，包括 TC1303和MCP73855。其中，TC1303為高集成的電源轉(zhuǎn)換芯片，MCP73855為高集成的線性鋰電池充電芯片。TC1303在3×3mm 10引腳DFN封裝中集成了一個(gè)500mA同步降壓轉(zhuǎn)換器和一個(gè)300mA低壓差LDO，并具有電壓正常指示引腳（Power-Good）。其標(biāo)準(zhǔn)固定電壓輸出組合，如1.8V/2.7V，恰好滿足BlueCore2對(duì)電源的要求。圖1為TC1303在藍(lán)牙耳機(jī)上的應(yīng)用電路。

　　圖中500mA的同步DC/DC轉(zhuǎn)換器集成了P溝道和N溝道MOSFET，采用2MHz的開關(guān)頻率，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到92%以上。高開關(guān)頻率和PWM/PFM自動(dòng)切換技術(shù)可使工程師選擇低至2.2μH的表貼電感和陶瓷電容，即可滿足濾波和藍(lán)牙芯片對(duì)紋波的要求。TC1303內(nèi)集成的LDO可提供300mA的輸出電流，且只有137mV電壓差。為了進(jìn)一步減小DC/DC開關(guān)噪聲對(duì)電路設(shè)計(jì)的影響，在芯片設(shè)計(jì)時(shí)將LDO的電源地引腳和DC/DC電源地引腳分開，保證了 LDO輸出可以給I/O部分和麥克風(fēng)提供“干凈”的電壓。

　　圖2：MCP73855在藍(lán)牙耳機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用電路。

　　TC1303提供的電壓正常指示引腳可以連接到藍(lán)牙芯片的I/O，以監(jiān)視供電電壓的狀態(tài)。電壓正常指示引腳可以檢測(cè)DC/DC輸出電壓（TC1303A）或LDO輸出電壓（TC1303B），甚至可分別檢測(cè)這兩路輸出，實(shí)現(xiàn)順序上電，滿足不同藍(lán)牙芯片對(duì)供電的要求。MCP73855 可提供鋰電池充電管理功能，片內(nèi)集成的MOSFET、電流檢測(cè)電阻和反向阻斷二極管可提供最大400mA的充電電流，并可通過外接電阻或直接由I/O輸出設(shè)置所需的充電電流。MCP73855可自動(dòng)完成鋰電池的預(yù)充、恒流、恒壓充電控制，并把充電狀態(tài)輸出到LED或藍(lán)牙芯片。配合適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，充電狀態(tài)指示引腳可以驅(qū)動(dòng)雙色LED，實(shí)現(xiàn)充電過程及充電結(jié)束的分別顯示。圖2為MCP73855在藍(lán)牙耳機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用電路。

　　TC1303 和MCP73855的小尺寸封裝（3×3mm）以及簡單的外圍電路，構(gòu)成了一個(gè)低成本、高性能、高度集成的藍(lán)牙耳機(jī)電源管理方案，這個(gè)方案也可適用于最新播放MP3的立體聲藍(lán)牙耳機(jī)設(shè)計(jì)。工程師利用它和藍(lán)牙芯片，可以設(shè)計(jì)更加舒適、時(shí)尚、易用，同時(shí)重量輕巧的藍(lán)牙立體聲耳機(jī)，使用戶能夠在移動(dòng)時(shí)欣賞音樂， 又永遠(yuǎn)不會(huì)漏接電話。