需要快速设计小巧可靠的耳塞？

如果您正在设计真无线耳塞，它们需要具备一些关键功能：

体积小

可靠性

快速高效的电池充电

让我们更详细地看一下这些密切相关的功能中的每一个，以了解它们的重要性，并找出阻碍您在耳塞设计中实现它们的方式。

体积小

耳朵有各种形状和大小，但即使是耳朵最小的人也需要找到佩戴舒适的耳塞。“真无线”耳塞没有任何电线真是太好了，但实现这一目标的电子设备必须去某个地方。这可能是显而易见的，但您需要抓住每一个机会，通过减少使用的组件数量来节省空间，使外壳尽可能小。使用无线连接让您的耳塞与其充电盒通信听起来可能很聪明，但这需要一个额外的 IC，占用空间（并且也需要电源）——这正是我们试图避免的。考虑到这一点，让我们继续看看下一个重要功能。

可靠性

不使用时，无线耳塞通常会放回充电座中。许多耳塞使用三个（或更多）针脚连接到坞站。

然而，更多的引脚意味着更多的故障点，不仅在制造过程中，而且在现场（或客户喜欢称之为“现实生活”）。请记住，每个耳塞都会从一个人的耳朵中取出并在其底座中更换，通常每天几次（一生中可能数千次）。而且每次发生这种情况时，它并不总是表现出太多的爱，被迫忍受各种苛刻的待遇，有时甚至是不愉快的条件！在设计无线耳塞时，您应该始终寻找方法来最大限度地减少耳塞/充电器接口上的引脚数量（理想情况下只有两个），以使它们不太可能断裂。

快速高效的电池充电

真无线耳塞的一个缺点（与其有线耳机表亲相比）是它有电池。众所周知，电池会变电，当这种情况发生时，音乐会停止 - 字面意思！起床和再次运行取决于电池充电的速度——显然，越快越好，但我们在这里需要小心。在工程师的世界里，效率是“热量”的代名词，如果耳塞充电效率不高，它们很快就会变热。除了热量对电池寿命不是很好之外，没有人愿意将热耳塞放在耳朵里。您正在寻找的是受控充电，可以让电池快速充电，同时保持耳塞凉爽。但这对我们之前的观点有影响——受控充电需要耳塞与其充电器之间的通信，这就是为什么在耳塞/充电器接口上使用三个（或更多）引脚很常见的原因。

因此，我们现在发现自己处于这样的地步，如果我们想要受控电池充电，我们需要一个具有两个以上引脚的充电接口，但这会降低可靠性。解决此问题的一种方法是在耳塞和充电器之间使用无线通信，但是，正如我们之前所说，这会增加耳塞的尺寸并导致电池更快地耗尽。似乎没有最佳解决方案...还是有？

图3中的电路布置使用两个IC的组合来克服这些问题。

耳塞与其充电盒通信的一种更有效方法是将数据和功率传输组合到单个有线通道中，从而有效地将数据信号叠加到电源上。这被称为“电力线通信”（类似于电源插座可用于扩展有线网络通信的方式）。MAX20340通过提供双向直流电力线通信接口实现了该技术的新颖变体，适用于空间有限的应用。使用该 IC，接口上的引脚数量可以减少到两个，这是理想的解决方案，允许以高达 166.7kbps 的速率进行双向数据传输。主IC位于充电盒中，每个耳塞中都有可寻址的从机IC。

图3.该图显示了用于控制耳塞电池充电的通信IC和降压-升压转换器。

正如我们已经说过的，为了防止发热，耳塞电池充电需要尽可能高效地完成。通过仔细观察该过程，我们可以找到可能被忽视的功率损耗源。充电盒中的锂离子电池（通常为3.7V）通常使用DC-DC转换器IC升压至5V。然后，耳塞中的线性充电器使用该电压进行电池充电。但是，即使耳塞电池电压在充电过程中上升，它始终低于 5V。过大的电压导致电力以热量的形式浪费。为防止这种情况，随着充电过程中电池电压的上升，线性充电器（由升压转换器提供）的输入与电池电压之间的电压差应持续最小化。上图20343所示的MAX3为降压-升压转换器，采用动态电压调节（DVS）技术即可实现此工作。MAX20340定期查询耳塞电池电压，并将此信息提供给外壳侧微控制器。然后，微型调节MAX20343的输出电压，使其与耳塞电池电压加上线性充电器所需的额外开销相匹配。这样做的好处是最大限度地减少了外壳侧电池的能量浪费，同时还减少了耳塞的热量。

正如他们所说，问题有待解决，MAX20340和MAX20343使我们能够解决设计小巧、可靠的耳塞的挑战，这些耳塞能够以最少的热量快速充电。

审核编辑：郭婷