采用MCU设计TWS耳机充电盒方案

WS(TrueWirelessStereo)即真正无线立体声，TWS蓝牙耳机就意味着真无线立体声蓝牙耳机，不仅无线传输高品质音频，更具备无线充电等便携性优点。蓝牙耳机从原本的单耳到现在的双耳，从原本的仅支持通话到现在支持音乐、语音助手甚至是心率监测，经过一段时间的发展后功能开始丰富。

自从苹果AirPods发布后，消费者才开始真正的关注到这个品类。TWS真无线蓝牙耳机也已经在市场上占据了一席之地，诸多知名耳机商场纷纷跟进这一领域。目前手机厂商中，包括华为、OPPO、VIVO已经开始有TWS耳机产品发售，传统音频厂商也已经开始在TWS耳机市场布局，新兴蓝牙音频厂商也开始发力。

新一代GD32E230系列MCU

本方案采用GD32E230系列MCU设计的无线充电控制板可用于TWS耳机盒子的充放电管理和系统控制，由深圳市天午科技有限公司提供。方案基于GigaDevice的GD32E230系列MCU作为系统的主控IC，MCU不但可以监控锂电池的工作状态和霍尔开关的闭合状态，还需要负责系统中其他IC的使能，控制电源IC MP3416的输出，从而实现对TWS耳机的充电管理。同时，通过MCU的定时器和GPIO完成对LED指示灯的灵活控制，实现了个性化的充电状态显示功能。

GD32E230系列MCU配备Arm最新一代的Cortex-M23内核，支持完整的Armv8-M基准指令集，最大限度地提高了代码的紧凑性。并兼容所有的Armv6-M指令。GD32E230系列同时具备业内最小封装类型: LGA20 3x3mm，方便工程师在各类充电器，头戴式耳机，电动牙刷等狭小的空间内实现电路的设计。

GD32E230采用1.8V-3.6V宽电压供电，I/O口可承受5V电平。全新设计的电压域支持高级电源管理并针对节能便携等低功耗应用场合提供了三种省电模式。在所有外设全速运行模式下的最大工作电流仅为118µA/MHz，深度睡眠模式下的电流更下降了86%，电池供电RTC时的待机电流仅为0.7µA，在确保高性能的同时实现了最佳的能效。MCU更具备了6KV静电防护(ESD)和优异的电磁兼容(EMC)能力，符合工业级高可靠性和温度标准。

GD32E230系列MCU主要规格介绍：

Arm Cortex-M23@72MHz, 55DMIPS的处理性能；

Flash：64KB/32KB/16KB;

SRAM：8KB/6KB/4KB;

高速高精度ADC, 12BitsADC x1@2.6Msps，10通道；

高级定时器x1，可产生6路死区可调的互补PWM输出；

通用定时器x5；

Flash带硬件加密保护；

多种串行通讯方式：I2Cx2, SPIx2, UARTx2；

丰富的封装类型：TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/ LQFP48

供电电压：1.8V~3.6V

工业级的工作温度范围：-40℃~+85℃；

工业级的ESD特性：6000 Volt；

TWS耳机充电盒系统框图

TWS耳机充电盒方案详解

通过USB线或者无线充电IC NE6053提供给电路板稳定的5V输入电压，锂电池管理IC MP26029用于实现对锂电池的充放电管理，电源IC MP3416用于实现从锂电池取电，并对外部耳机进行5V供电；

GD32E230 MCU作为系统的主控IC，不但需要监控锂电池的工作状态和霍尔开关的闭合状态，还需要负责系统中其他IC的使能，控制电源IC MP3416的输出，实现对TWS耳机的充电。同时，通过MCU的定时器和GPIO完成对LED指示灯的灵活控制，实现了个性化的充电状态显示功能。

TWS耳机充电盒控制板主要规格参数：

USB输入电压5V，锂电池充电电流为500mA；

输出电压5V，对TWS耳机充电电流为100mA；

PCB待机电流15uA；

带霍尔开关。

TWS耳机充电盒电路板实物图