电子发烧友网报道(文/莫婷婷)随着TWS耳机性能的提升,对音频体验,功耗的要求也越来越高,对元器件的体积、性能等都提出了更高的要求。电源架构也在不断优化,电感作为主要的元器件之一,与电源架构之间如何配合,来优化整体功耗,在TWS耳机上的电源有什么特点,功率电感该如何来配合?未来的发展趋势又会如何发展?三体微市场总监赵文庆向电子发烧友网分享了最新的观点。
提升TWS耳机续航能力,从电源架构入手
如今,TWS耳机的功能越来越丰富,性能也变得更强大。但从另一面考虑,新的功能需要更多的元器件配合,例如空间音频需要增加陀螺仪、3D传感器等元器件,然而性能和功能的升级都会增加功耗。
“TWS耳机的功能呈现多元化,这促使功耗不断增长,我们的目标是要把功耗降下来,让TWS耳机有更丰富功能的同时又具备轻便、高续航等优势。但这其实是很难取得的性能平衡。”赵文庆向电子发烧友网表示。
电源架构与TWS耳机的功耗息息相关,调整电源架构或是另一种提升续航的解决方案。TWS耳机的电路分为充电仓和耳机两部分。在通用架构中,充电仓只承担了给耳机充电的功能,大部分的电路还是放在耳机狭窄的空间中,充电仓里就有空间被浪费了。
TWS耳机中耳机的电源架构(图:三体微)
此外,通用电源架构在充电效率上也存在一定弊端。比如充电仓的电池需要升压升到某个特定的电压值,再去给耳机电池相对应的电压充电。之所以要升压,是因为两个耳机的电池与充电仓电池之间的压差通常是不一致的。高压差会使得效率浪费,是造成续航低的原因之一,当压差缩小,充电效率才会提高,续航也会越长。
赵文庆认为,下一代TWS耳机产品极有可能在电源构架上带来新的调整,例如将耳机里的一部分电路放到充电仓里,通过减小压差,可以在某些特定场景下让充电盒给耳机充电的次数增加,在充分利用空间的同时提高效率,由此提升整个续航时间。不过这样的方案是高成本的,且需要充电盒与耳机需要通讯,需要整套方案联合设计,因此预计会在品牌厂商的旗舰级产品中率先应用。这类高端的应用方案,对功率电感的选型规格会和现在通用方案完全不同,且三体微已有完整布局。
抑制TWS耳机底噪电流音,追求更纯净的高音质
TWS耳机除了在本身功能不断迭代升级,功耗却要追求不断更低的难题外,TWS耳机本身的产品硬性指标,对音质的追求,毋庸置疑的在不断提升,无论从主芯片端开发的LE Audio,骁龙畅听等软件威廉希尔官方网站 ,Hi-Res Audio小金标高品质音乐等认证标准,都是对TWS耳机音质追求的明显标志。
“在2022年一整年中,明显观察到终端品牌对耳机的底噪声,电流音等有越来越高的要求,如,在播放静音文件时,尽可能的没有杂音,在蓝牙互联电流最大的时候,不能有一些异常的声音来影响用户体验”赵文庆提到。
功率电感,在其通电工作时,会产生感应磁场,再通过产生的感应磁场转换成电能,来回交替的实现储能作用,这个过程中,产生的感应磁场的强与弱,会明显对周围器件的干扰与被干扰有着显著的差异。同时,不同工艺的功率电感,绕线方向的不同,也会产生不同方向的磁感应线,干扰与被干扰需要考虑的结构堆叠也截然不同。功率电感除了在追求更高电气参数,提升整机续航的同时,也需要不断优化漏磁,降低电感工作时产生的Noise。
赵文庆表示,在去年三体微推出了,业界首款全磁屏蔽精密绕线电感,显著得提升了产品用户体验,继而在今年年初又推出了更高性能,更低漏磁的产品系列,在高端品牌的认可和鼓励下,公司将沿着这个产品思路,继续投入更大的研发力量,研发更高规格的功率电感,提高产品价值。
用电感助力续航能力,三体微突破高感值天花板
在目前传统电源构架的TWS耳机中,对低功耗的追求从未止步,工程师在对主控芯片、电源芯片、存储芯片、传感器、电感等多种元器件的升级迭代时都会考虑到这一点,希望能够把整体功耗降低。那么,电感作为电源架构的关键部件,可以为TWS耳机的续航作出哪些贡献呢?
在TWS耳机中,需要用到的电感数量、规格,根据不同的主控平台并不一致。在较为高端的主控平台中,电感是单独的电源电路,可以单独控制负载,低端的主控平台其实是一个总的电源电路,效率、续航就相对较差。一般而言,用到的电感数量越多,就能更精细地控制每个单元,提升整体续航水平。
“例如有5个单元,其中2个单元负载需要工作,而另外3个不需要工作的单元负载就可以独立关掉,这样的续航能力一定是会比5个单元同时开着的要好。越高端的主控平台,功耗的痛点也越明显,因此就会用到更多的电感数量;而不同的主控芯片,其产品定义对于EMI,loss switching等综合因素考虑,其电源模块的开关频率定义也会不同,以及多单元控制和少单元控制的负载大小不同,对功率电感的感值需求就会不同,个别主控芯片有一些特殊的要求,三体微也有针对具体应用专门开发的物料”赵文庆提到。
作为磁性功率元器件的厂商,三体微的电感产品也在随着TWS耳机的要求而迭代。据了解,三体微成立于2020年,在2021年Q1推出TWS耳机第一款产品——SDHL系列,是国内首创全磁屏蔽精密绕线电感。SDHL系列的推出为三体微打出了一条差异化道路。
SDHL系列(图:三体微)
全磁屏蔽在抗干扰性上有很大的优势,由于半磁屏蔽电感铜线裸露在外,磁力线也就会分散在周围,对于TWS耳机来说,周围的很多器件都是非常紧凑的,不带屏蔽的电感会比较容易干扰到晶振,Mic,功放等敏感的器件。而全磁屏蔽精密绕线电感可以优化干扰、啸叫等问题,并且磁力线收拢,必要的时候电感底部可以走线,方便缩小整板面积。
为了提升效率,三体微在SDHL系列的基础上推出加强版SDHK系列,顶部采用高密度磁粉。SDHL系列的顶部采用的是UV胶,换成高密度磁粉对整体的效率以及降低干扰都提升非常明显。第三方主控平台的数据显示,与SDHL系列对比,在大部分轻载的应用场景下,效率可以提升10%。效率的提升也意味着续航能力也能得到明显的提高,特别是待机低功耗的场景时。
三体微在电感工艺上不断突破,在SDHL系列推出之前,只有日本太诱一家国际厂商可以生产类似全磁屏蔽精密绕线电感,三体微突破了国内市场的空白,并且获得多家客户的认可。至今一年半的时间里,三体微产品已量产的终端平台有高通、络达、恒玄、物奇、瑞昱、炬芯、蓝讯、杰里、Nodic、紫光、泰凌微等,终端品牌有HARMAN、JBL、MoMA、小米、红米、REALME、ONEPLUS、安克、荣耀、FIIL、魅族、HAYLOU、NOKIA、PHILIPS、TCL、QCY、爱奇艺、喜马拉雅、魔声等。
目前,三体微已经推出了全球首创高感一体成型电感——SIRB 系列,三体微将独创的SIRB工艺冠名为“水滴”电感。SIRB系列的尺寸为1608,其优势体现在高感值上。1608一体成型电感当中,业内的电感厂商最高只能做到4.7uH,得益于工艺上的创新,SIRB系列可以实现22uH的高感值。如今,客户可以选择4.7uH、10uH,甚至是15uH、22uH的产品,SIRB系列的推出给电感市场的选型带来洗牌。
“为什么电感需要高感值呢?对于开关电源,选择什么样的感值可以提升效率,有一个理论的计算公式,对Buck电路来说,L=Vo/(Io*Iripple*Freq)*(1-Vo/Vin),对于TWS耳机来说,绝大部分应用场景是佩戴着待机状态,Io即负载电流很小,提高电感感值的选取,对轻载时的效率帮助非常大”赵文庆表示。
除了1608尺寸的SIRB系列,三体微还在研发更小尺寸的1006全磁屏蔽和半磁屏蔽电感,预计在今年年底明年年初进入送样阶段。据了解,在1006小尺寸方面,当下还是以日系厂商为主,国内厂商还未推出全磁屏蔽电感。若是三体微该产品的推出,或将打破国际厂商的垄断。
提升TWS耳机续航能力,从电源架构入手
如今,TWS耳机的功能越来越丰富,性能也变得更强大。但从另一面考虑,新的功能需要更多的元器件配合,例如空间音频需要增加陀螺仪、3D传感器等元器件,然而性能和功能的升级都会增加功耗。
“TWS耳机的功能呈现多元化,这促使功耗不断增长,我们的目标是要把功耗降下来,让TWS耳机有更丰富功能的同时又具备轻便、高续航等优势。但这其实是很难取得的性能平衡。”赵文庆向电子发烧友网表示。
电源架构与TWS耳机的功耗息息相关,调整电源架构或是另一种提升续航的解决方案。TWS耳机的电路分为充电仓和耳机两部分。在通用架构中,充电仓只承担了给耳机充电的功能,大部分的电路还是放在耳机狭窄的空间中,充电仓里就有空间被浪费了。
TWS耳机中耳机的电源架构(图:三体微)
赵文庆认为,下一代TWS耳机产品极有可能在电源构架上带来新的调整,例如将耳机里的一部分电路放到充电仓里,通过减小压差,可以在某些特定场景下让充电盒给耳机充电的次数增加,在充分利用空间的同时提高效率,由此提升整个续航时间。不过这样的方案是高成本的,且需要充电盒与耳机需要通讯,需要整套方案联合设计,因此预计会在品牌厂商的旗舰级产品中率先应用。这类高端的应用方案,对功率电感的选型规格会和现在通用方案完全不同,且三体微已有完整布局。
抑制TWS耳机底噪电流音,追求更纯净的高音质
TWS耳机除了在本身功能不断迭代升级,功耗却要追求不断更低的难题外,TWS耳机本身的产品硬性指标,对音质的追求,毋庸置疑的在不断提升,无论从主芯片端开发的LE Audio,骁龙畅听等软件威廉希尔官方网站 ,Hi-Res Audio小金标高品质音乐等认证标准,都是对TWS耳机音质追求的明显标志。
“在2022年一整年中,明显观察到终端品牌对耳机的底噪声,电流音等有越来越高的要求,如,在播放静音文件时,尽可能的没有杂音,在蓝牙互联电流最大的时候,不能有一些异常的声音来影响用户体验”赵文庆提到。
功率电感,在其通电工作时,会产生感应磁场,再通过产生的感应磁场转换成电能,来回交替的实现储能作用,这个过程中,产生的感应磁场的强与弱,会明显对周围器件的干扰与被干扰有着显著的差异。同时,不同工艺的功率电感,绕线方向的不同,也会产生不同方向的磁感应线,干扰与被干扰需要考虑的结构堆叠也截然不同。功率电感除了在追求更高电气参数,提升整机续航的同时,也需要不断优化漏磁,降低电感工作时产生的Noise。
赵文庆表示,在去年三体微推出了,业界首款全磁屏蔽精密绕线电感,显著得提升了产品用户体验,继而在今年年初又推出了更高性能,更低漏磁的产品系列,在高端品牌的认可和鼓励下,公司将沿着这个产品思路,继续投入更大的研发力量,研发更高规格的功率电感,提高产品价值。
用电感助力续航能力,三体微突破高感值天花板
在目前传统电源构架的TWS耳机中,对低功耗的追求从未止步,工程师在对主控芯片、电源芯片、存储芯片、传感器、电感等多种元器件的升级迭代时都会考虑到这一点,希望能够把整体功耗降低。那么,电感作为电源架构的关键部件,可以为TWS耳机的续航作出哪些贡献呢?
在TWS耳机中,需要用到的电感数量、规格,根据不同的主控平台并不一致。在较为高端的主控平台中,电感是单独的电源电路,可以单独控制负载,低端的主控平台其实是一个总的电源电路,效率、续航就相对较差。一般而言,用到的电感数量越多,就能更精细地控制每个单元,提升整体续航水平。
“例如有5个单元,其中2个单元负载需要工作,而另外3个不需要工作的单元负载就可以独立关掉,这样的续航能力一定是会比5个单元同时开着的要好。越高端的主控平台,功耗的痛点也越明显,因此就会用到更多的电感数量;而不同的主控芯片,其产品定义对于EMI,loss switching等综合因素考虑,其电源模块的开关频率定义也会不同,以及多单元控制和少单元控制的负载大小不同,对功率电感的感值需求就会不同,个别主控芯片有一些特殊的要求,三体微也有针对具体应用专门开发的物料”赵文庆提到。
作为磁性功率元器件的厂商,三体微的电感产品也在随着TWS耳机的要求而迭代。据了解,三体微成立于2020年,在2021年Q1推出TWS耳机第一款产品——SDHL系列,是国内首创全磁屏蔽精密绕线电感。SDHL系列的推出为三体微打出了一条差异化道路。
SDHL系列(图:三体微)
全磁屏蔽在抗干扰性上有很大的优势,由于半磁屏蔽电感铜线裸露在外,磁力线也就会分散在周围,对于TWS耳机来说,周围的很多器件都是非常紧凑的,不带屏蔽的电感会比较容易干扰到晶振,Mic,功放等敏感的器件。而全磁屏蔽精密绕线电感可以优化干扰、啸叫等问题,并且磁力线收拢,必要的时候电感底部可以走线,方便缩小整板面积。
为了提升效率,三体微在SDHL系列的基础上推出加强版SDHK系列,顶部采用高密度磁粉。SDHL系列的顶部采用的是UV胶,换成高密度磁粉对整体的效率以及降低干扰都提升非常明显。第三方主控平台的数据显示,与SDHL系列对比,在大部分轻载的应用场景下,效率可以提升10%。效率的提升也意味着续航能力也能得到明显的提高,特别是待机低功耗的场景时。
三体微在电感工艺上不断突破,在SDHL系列推出之前,只有日本太诱一家国际厂商可以生产类似全磁屏蔽精密绕线电感,三体微突破了国内市场的空白,并且获得多家客户的认可。至今一年半的时间里,三体微产品已量产的终端平台有高通、络达、恒玄、物奇、瑞昱、炬芯、蓝讯、杰里、Nodic、紫光、泰凌微等,终端品牌有HARMAN、JBL、MoMA、小米、红米、REALME、ONEPLUS、安克、荣耀、FIIL、魅族、HAYLOU、NOKIA、PHILIPS、TCL、QCY、爱奇艺、喜马拉雅、魔声等。
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“为什么电感需要高感值呢?对于开关电源,选择什么样的感值可以提升效率,有一个理论的计算公式,对Buck电路来说,L=Vo/(Io*Iripple*Freq)*(1-Vo/Vin),对于TWS耳机来说,绝大部分应用场景是佩戴着待机状态,Io即负载电流很小,提高电感感值的选取,对轻载时的效率帮助非常大”赵文庆表示。
除了1608尺寸的SIRB系列,三体微还在研发更小尺寸的1006全磁屏蔽和半磁屏蔽电感,预计在今年年底明年年初进入送样阶段。据了解,在1006小尺寸方面,当下还是以日系厂商为主,国内厂商还未推出全磁屏蔽电感。若是三体微该产品的推出,或将打破国际厂商的垄断。
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