轻松延长TWS真无线蓝牙耳机的充电盒的电池使用寿命

作者： TI 工程师 Eileen Zhang

自从iPhone7取消3.5mm插孔后，蓝牙耳机市场得到迅猛发展，蓝牙耳机种类也层出不穷。相比普通蓝牙耳机，TWS (True Wireless Stereo) 真无线蓝牙耳机具有如下优点：左右单元无物理连接，完全摒弃有线烦恼，运动更自由；使用方式多样，既可独享，又可分享。

由于TWS耳机左右单元无物理连接的特性，一般情况下耳机无法通过microUSB接口充电。为了解决这个问题，几乎所有的TWS耳机都配备了兼具充电和收纳功能的便携盒，没电的时候只要把耳机放入盒内，便自动开始充电，十分方便。

图1. TWS真无线蓝牙耳机

耳机充电盒内需要升压变换器，将锂电池电压升至5V给耳机充电。由于体积的限制，充电盒的电池容量一般在500mAH以内，可以支持两个50mAH无线耳机充电3~4次左右。为了延长充电盒子的电池使用寿命，需要选择超低功耗的升压变换器。

德州仪器的TPS61099X系列升压变换器的输入电压范围是0.7V到5.5V，输出电压范围是1.8V到5.5V。其整体静态功耗只有1uA，可大幅延长充电盒子的使用时间；同时采用了1.23mm×0.88mm的6球WCSP 封装，整体Layout图如图2所示。由于TPS610997固定输出5V，可省下输出反馈端的两个分压电阻，整体尺寸仅为4.7mm×3mm，使得其非常适合这个充电盒子应用。

图2. TPS610997 Layout 图

此外，TPS61099X还可实现真关断，短路保护，以及Pass-Through功能。其中，芯片的Pass-Through可用于实现充电盒的负载检测功能。当耳机未插入充电盒或者插入充电盒但已经充满的情况下，升压变换器不工作，但此时输出端需要电压信号来检测负载状态，从而控制升压变换器是否启动。

对于无Pass-Through功能的升压变换器，通常在其输入和输出端之间接一个信号开关，当升压变换器不工作时，信号开关开通，为输出端提供电压。而对于具有Pass-Through功能的TPS61099X升压变换器，当其不工作时，锂电池电压也可以直通到输出端，这就使得在不增加外部器件的情况下，也能实现负载检测功能，从而简化电路，节省成本。

使用TPS61099X对于延长充电盒电池寿命的计算

升压变换器的静态功耗对充电盒的充电效率及电池使用寿命有重要意义。以400mAH充电盒电池容量为例，如使用常规的升压芯片（静态电流都在50uA以上），每个月所消耗的静态功耗会超过9%电池容量，对于这种类型的充电盒，长期不使用可能会造成内部锂电池的损坏。而TPS61099X的静态功耗为1uA，每个月所消耗的静态功耗仅为0.18%的电池容量，极大的延长了充电盒电池使用寿命并提高了产品的可靠性。

德州仪器的TPS61099X系列升压变换器不仅具有1uA超低静态功耗，极大地提高了TWS真无线蓝牙耳机的充电盒电池的使用寿命；而且还有Pass-Through等功能，简化整体电路，节省成本。如果您感兴趣，可到TI官网下载用户手册，以及关于TWS的参考设计TIDA-050007。

审核编辑：符乾江