TWS无线耳机万能充电盒深度拆解

每款TWS蓝牙耳机都会随机配备一款与之匹配的充电盒，充电盒能为其提供电力以及收纳存放的功能。TWS蓝牙耳机充电盒虽然是耳机附件，但是它的作用至关重要。由于耳机盒设计比较精致，体积较小，导致电池容量不高，所以超低自放电是一项硬性指标。（通过先进技术可以抑制电池自行放电，有效降低自身能耗，从而达到长时间保存电力）。除此之外耳机盒电源芯片高集成度、安全性、性价比等也是工程师关注的重要方向。

• 充电盒内部构造
  下面我们将从TWS耳机充电盒内部构造、TWS耳机充电盒顶针的用途等方面进行深度介绍，给大家解析如何设计一款优秀的TWS蓝牙耳机充电盒。

TWS真无线蓝牙耳机由两只没有线缆，相互独立的耳机和一个为它们充电的耳机充电盒组成。在现今技术中，TWS真无线蓝牙耳机的充电方式基本上都是由耳机充电盒进行充电，一方面是因为耳机小巧的内部无法容纳更大的电池，另一方面是充电插座和其它元件都会占用更大的空间。

• 电源管理控制

TWS耳机充电盒里面的电源PCBA主要有两大用途，既要负责充电盒内部电池充电，还需要负责充电盒内部电池升压输出为耳机充电。此外还肩负安全防护，防止内置锂电池过充、过放、短路、过流等保护功能。
首先，控制外部电源给TWS耳机电池盒充电，将外部充电器电量充入锂离子电池。这里的外部充电器主要为5V的充电器，如常见的手机适配器，接口为MicroUSB或USB-C，然后降压转化为锂离子电池所需的4.2V电压进行充电，此外还有4.3V或4.35V多个规格。充电芯片有分为线性和开关两种，其中开关充电效率高、发热低，是目前主流的充电方式。
其次，TWS耳机电池盒电源PCBA还需要对外给TWS蓝牙耳机供电，这时又会将锂离子电池升压为5V，然后输出给耳机，耳机通过内部的充电电路完成对内置电池的充电。如此一来，当TWS耳机需要用电的时候，就可以放回充电盒自动补充电量。
充电盒升压芯片也分为同步和非同步两种，其中同步架构的效率高、发热低，非同步整流效率低一些，和移动电源的道理是一样的。

• 电池的种类

TWS蓝牙耳机充电盒经常使用的电池有两大类，聚合物电池和圆柱电池。最为常见的是锂离子聚合物电池，这个在业内又称为软包电池，这类电池跟手机上使用的一样。常见的形态都为方块状，由于电池尺寸可以灵活定制，适合设计小巧、轻薄的电池盒。

除此之外，18650电池也有在充电盒中也有大量使用。这类电芯直径为18mm，长度为65mm，外观酷似圆柱体，因此业内也叫圆柱电池。18650电池是行业的通用标准，适合大规模批量制造，因此在很多行业都有大量采用，包括大名鼎鼎的特斯拉电动车。

• 外观结构解析
  TWS蓝牙耳机充电盒的外壳腔体用于固定、保护内部耳机、电路、电池，属于非常精密的结构部件。从图片上可见，里面内置了众多骨架和扣位，一方面起到加强壳体强度，另外做到严丝合缝。此外，有的电池盒还预留了暗埋磁铁的槽位，用于翻盖自动吸附，以及耳机收纳时固定。
  TWS耳机充电盒顶针的用途
  TWS充电盒中的金属触点，英文名为Pogo Pin，这个章节我们来聊关于顶针的设计。有些厂商是将其单独放在一个小板上，大多数还是直接在主板上板载顶针。在TWS耳机充电盒上，我们有见过多种规格的顶针，有2根、3根、5根等等。那么这些顶针分别是什么用途呢？
• 两根顶针

市面上最为常见的，这个设计可以满足TWS耳机充电刚需。两个顶针分别为正极和负极，用于将TWS充电盒电池仓的电量输送给耳机。

• 三根顶针

三根顶针的设计也比较常见。对于方案设计，用于耳机盒跟耳机通讯，耳机盒知道耳机的充电状态、对码、了解耳机状况。对于产线测试，可以配合耳机盒上的MicroUSB/USB-C接口，配合自动化测试设备，来测试耳机的综合指标。

• 五根顶针

而五根顶针的这种设计，兼顾了以上两种用途，还具备更多功能。这类设计在高端的TWS蓝牙耳机才能看到，比较少见。除了具备三根顶针的方案设计、产线测试等需求外，还可用于耳机内部存储的数据传输、耳机固件升级等功能。
深圳市回映科技创新出品一款万能充电盒的解决方案，该方案可以实现一个充电盒就能适配多种不同蓝牙耳机进行充电，节省资源，方便外出。
（1）该方案要同时满足可单独给苹果耳机充电，也可单独给多种入耳式耳机充电或者给入耳式和苹果耳机同时充电

（2）在给耳机充电过程中要有指示灯提醒状态
左边代表入耳式充电状态：1.当有任何一个耳机充电顶针未对位好充电接触点时，通过指示灯提醒一种状态（比如亮红灯） 2.两个耳机同时对位好，充电过程中指示灯提醒一种状态（比如红蓝灯交替闪烁） 3.当耳机充满电后，指示灯提示一种状态（比如蓝灯长亮）
右边代表苹果耳机充电状态： 1.当有任何一个耳机充电顶针未对位好充电接触点时，通过指示灯提醒一种状态（比如亮红灯） 2.两个耳机同时对位好，充电过程中指示灯提醒一种状态（比如红蓝灯交替闪烁） 3.当耳机充满电后，指示灯提示一种状态（比如蓝灯长亮）

（3）充电盒电量指示灯（霍尔开关，开、关盖的时候要有电量指示）

TYPE-C接口要支持输出、输入双向充，电压保护等

回映科技

深圳市回映电子科技有限公司是基于Edge-AI技术的个护健康服务商。旨在为企业客户提供个护健康领域全方位的底层技术模块的研究，智能产品战略布局，智能产品的整体解决方案，智能产品研发标准化建立、技术专利护城河的建立、研发团队技术能力培养等服务。
团队成员先后服务过包括飞利浦、艾康生物、迪安诊断、康永生物、聚光科技、南孚电池、星际悦动、法莱奥、西工大、西电、杭电、桂电、浙江大学、中科院先进技术研究院、中北大学、宇泛智能、瑞莱普、迈的智能等200多家企业，涵盖上市企业、行业龙头、行业高端企业，智能制造型企业，累计开发电子产品应用设计方案300多个。