高集成度蓝牙耳机电源管理方案
引言：随着越来越多的手机支持蓝牙功能,蓝牙耳机已成为手机的必备选件。蓝牙耳机的电源管理设计要求外围组件少,集成度高,同时满足蓝牙芯片对负载响应和噪声抑制的要求。
图1：TC1303在蓝牙耳机上的应用电路。
无线立体声耳机成为2005年的热门产品。随着越来越多的手机支持蓝牙功能,蓝牙耳机已成为手机的必备选件。同时,随着支持MP3播放的立体声蓝牙耳机的推出,蓝牙耳机已能够同时连接到蓝牙移动电话和音乐播放器,这必将给蓝牙应用带来新的亮点。
蓝牙耳机的核心是射频和基带处理两部分,为适应功能的集成和设计的小型化,CSR、Broadcom等公司已将射频和基带处理功能集成在一起,如CSR BlueCore4高集成的蓝牙芯片,封装最小为6×6mm。整个耳机的电源管理设计要求外围组件少,集成度高,同时满足蓝牙芯片对负载响应和噪声抑制的要求。
蓝牙耳机多采用锂电池供电,其电压范围为2.7V至4.2V。电池容量为90mAH至170mAH。为满足更长时间通话及音乐播放的需要,电池容量有逐渐增加的趋势。另外,基于ARM或DSP内核的蓝牙芯片需要两组电源(如1.8V和2.7V)分别对内核和I/O供电。同时,麦克风也需要一个“干净”的偏置电压。
基于上述系统电源的需求,Microchip推出了高度集成的、小尺寸的电源管理方案,包括TC1303和MCP73855。其中,TC1303为高集成的电源转换芯片,MCP73855为高集成的线性锂电池充电芯片。TC1303在3×3mm 10引脚DFN封装中集成了一个500mA同步降压转换器和一个300mA低压差LDO,并具有电压正常指示引脚(Power-Good)。其标准固定电压输出组合,如1.8V/2.7V,恰好满足BlueCore2对电源的要求。图1为TC1303在蓝牙耳机上的应用电路。
图中500mA的同步DC/DC转换器集成了P沟道和N沟道MOSFET,采用2MHz的开关频率,转换效率达到92%以上。高开关频率和PWM/PFM自动切换技术可使工程师选择低至2.2μH的表贴电感和陶瓷电容,即可满足滤波和蓝牙芯片对纹波的要求。TC1303内集成的LDO可提供300mA的输出电流,且只有137mV电压差。为了进一步减小DC/DC开关噪声对电路设计的影响,在芯片设计时将LDO的电源地引脚和DC/DC电源地引脚分开,保证了LDO输出可以给I/O部分和麦克风提供“干净”的电压。
图2：MCP73855在蓝牙耳机设计中的应用电路。
