TWS耳機續航時間達52小時

從拆開的耳機我們發現Capsule3 Pro充電倉的電池是500mAh/1.85Wh，耳機電池為35mAh（0.135Wh/3.85V），充電倉采用的充電倉管理芯片為LP7810，耳機采用了LP4080，見圖2。從52audio網的一些拆解報告，人們可以發現一些充電倉電池容量大小500mAh左右的TWS耳機，如表1所示。為什么Capsule3 Pro的續航時間明顯長于其它耳機？答案可能有多個因素，其采用的HERO Charge^TM 方案顯然功不可沒。

圖 2. Capsule3 Pro 耳機內部的電池和PCB

下面我們簡單介紹一下HERO Charge^TM 的TWS充電方案。TWS耳機系統的簡化的系統框圖如圖3所示。充電倉輸出電源給左耳機和右耳機的充電電路供電，一般的藍牙芯片自帶線性的充電電路，當然也有藍牙芯片不帶充電電路所以需要增加外部充電電路。當給耳機充電時，一般需要供給充電電路一個5V左右的電源，耳機從較低的電壓（如2.8V）被充到4.2V，整個充電過程中5V的輸入電壓和電池電壓之間的電壓差乘以充電電流所產生的功率會轉換成熱浪費掉。圖4左邊的圖可以幫助理解這個充電過程。假設在恒流充電（CC）階段平均電壓為3.7V，這個階段的功率轉換效率為74%（= 3.7/5）。再加上充電倉內電路（如升壓電路）的損耗，充電倉電池到耳機電池的功率轉換效率會更低。

圖 3. 簡化的方案框圖

圖 4. HERO Charge^TM 充電方案和傳統線性充電的比較

圖 5. HERO Charge^TM在CC階段和CV階段的電壓和電流波形

a. 由于耳機內充電效率非常高，即便耳機充電電流比較大，耳機內產生的熱很低，所以HERO Charge^TM可用于快充。對于40mAh的耳機電池，微源的LP7811可達7.5C耳機充電電流，LP7810可達6C以上。

b. 由于充電效率很高，每次給耳機電池充電過程中浪費少，沒有浪費的電荷都留在充電倉電池里，所以充電倉的電池續航時間得以大幅度延長，這個特點即便沒有利用快充也同樣有效。Capsule3 Pro正是利用了這個特性。

c. 無需MCU軟件介入充電過程，開發調試簡單。

d. 仍然是線性充電，所以沒有過多的外部電感等龐大的器件，PCB面積小。

微源的產品在大量的TWS耳機被采用，近年推出了若干產品支持HERO Charge^TM方案，圖7為現有支持HERO Charge^TM的產品組合，其中LP781x為充電倉管理芯片，LP408x為耳機內的充電芯片，LP4080或LP4081可以和任何一顆充電倉管理芯片配合來實現HERO Charge^TM方案。LP7810內含一個支持30V輸入耐壓的線性充電電路為充電倉的電池充電，左右兩路獨立的輸出最大250mA電流給耳機充電。LP7811內含一個支持30V耐壓的高效開關充電電路給充電倉的電池充電，最大充電電流達1.7A，左右兩路獨立的輸出最大電流達300mA給耳機充電。LP7812無需搭配MCU，充電倉可以單芯片實現HERO Charge^TM方案，其它充電倉管理芯片需要搭配MCU實現管理。如需了解更多關于HERO Charge^TM方案的信息可以聯系微源。

圖 7. HERO Charge^TM產品組合

為了降低整個TWS耳機的成本，微源和行業內一些TWS藍牙主芯片公司合作，使他們的藍牙芯片內置的線性充電支持HERO Charge^TM方案，比如藍訊最近推出的訊龍3代。只要搭配微源任何一顆LP781x充電倉管理芯片，藍訊的訊龍3代耳機就可以享受HERO Charge^TM方案帶來充電倉續航時間的增長。