基于 Richtek RT9527A Charger+ RT9426 的 Guage 電量計之 TWS無(wú)線(xiàn)藍芽耳機方案

TWS耳機電池的使用方式與智能型手機的差異，造成了使用者對于使用時(shí)間上的估測困難，一般使用者對于智能型手機的使用有一定認知，屏幕越大的手機電池越大，耗電也越快，連續觀(guān)賞影片、拍照、上網(wǎng)約4 ~ 6小時(shí)沒(méi)電，大約使用一整天便需要充電，然而對于使用TWS耳機則不然，TWS耳機電池容量小，用戶(hù)也沒(méi)有對于TWS耳機聽(tīng)音樂(lè )、接聽(tīng)電話(huà)的可使用時(shí)間與待機時(shí)間長(cháng)短的概念，甚至左右兩耳的電池電量 (SOC) 與健康狀態(tài) (SOH) 是不同的，會(huì )造成使用者對于可使用時(shí)間與充電時(shí)機的掌握失準，帶來(lái)困擾，總結以上TWS耳機電池廣泛的充電與放電范圍，加上兩耳電池不同的狀態(tài)，若是沒(méi)有精準的電量計告知使用者電池電量狀態(tài)，勢必對使用者的使用經(jīng)驗造成不良的影響。

一組TWS耳機包含了三顆電池，一顆在充電盒中，兩顆在左右耳機本體中，這些電池不僅特性不同，電池容量也相對較小，在充電電流小的環(huán)境下, 需要透過(guò) Charger + 電量計更精準的電壓與電流量測與準確的電量計算，才能提供充電 與用戶(hù)正確的電量信息，告知用戶(hù)剩余的使用時(shí)間，決定何時(shí)使用與充電，以提供使用者良好的使用體驗，同時(shí)，精確的電量計算也能將電池的能量完整的釋放，延長(cháng)電池的使用時(shí)間。

一般再準確的充電 IC, 電壓偵測都會(huì )有一定的Tolerance , IEOC 也大約是50mA step降低, 這會(huì )使得電池充電離截止電流還有一段距離時(shí)便停止充電, 意即電池尚未充飽就停止了. 此動(dòng)作會(huì )降低電池壽命.  Richtek 推出適合TWS使用的 RT9527A 充電IC 與 RT9426 電量計, 倆者相甫相乘可以提供精確的充電截止電流, 可以讓鋰電池充的更飽卻又不超過(guò)截止電壓, 進(jìn)而增進(jìn)電池使用時(shí)間。

RT9527A 是一個(gè)線(xiàn)性充電IC, 外部電阻可以精確調整充電電流,若再加上 RT9426 精確電量計配合, 外部是使用偵測電阻偵測電流, 精密度可以達到 1mA 等級, 可以讓不同TWS所使用容量不一的鋰電池充電電流整更具彈性。

另外在沒(méi)有使用高精度電量計的耳機產(chǎn)品：在長(cháng)時(shí)間使用后電池勢必會(huì )老化，不準確的電量計算會(huì )造成充電盒或是耳機在充電時(shí)無(wú)法顯示100%滿(mǎn)充的狀況，另外也會(huì )造成0%電量與放電截止電壓不匹配的情形，使電池能量無(wú)法完整釋放，或是造成電量未顯示0%以前，因為電壓過(guò)低而無(wú)法使用產(chǎn)品。RT9426擁有精準的電壓量測 (±7.5mV)與電流量測 (±1%)，可對TWS小型電池從長(cháng)時(shí)間待機到重度負載放電這樣廣泛的電池負載范圍作精準的測量，并藉由VGCS算法，對于滿(mǎn)充、放光、靜置、電池自放電，皆有平穩、連續不跳變的計算，提供了準確的電量 (SOC) 與健康狀態(tài) (SOH)，對于電池的狀態(tài)有極佳的掌控，不會(huì )遇到上述的問(wèn)題造成使用者不佳的使用體驗。

RT9527A 提供了Pre-charge ,fase charge and Constant Voltage mode. UVP and OVP 保護 , WDFN package 封裝。

RT9426提供了精準的±7.5mV電壓量測誤差與±1%的電流量測誤差，最佳可達1%的電量計算誤差，WL-CSP的超小封裝與最低僅需1*Sense Resistor, 1*Capacitor的外部電路設計且全時(shí)運行模式14μA、休眠模式5μA的極低功耗可供35mAh的TWS耳機待機長(cháng)達10個(gè)月，完美的符合TWS的設計需求。

?場(chǎng)景應用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?RT9426 量測 tool , 可透過(guò) sparrow board I2C 界面讀取電池充電, 溫度, 電流資訊

?核心技術(shù)優(yōu)勢

RT9426 電量計 :

· 可應用于系統端的電量計

·  借由專(zhuān)利的VoltaicGaugeTM with Current Sensing Compensation (VGCS) 演算技術(shù)計算電量 (SOC)

·  支援高邊和低邊電流量測與2.5 ~ 20mΩ的檢測電阻范圍，降低電路板的阻抗與熱累積效應

·  支援內部溫度量測與外部電池溫度量測

完整電池狀態(tài)監測資訊：

·  電量 (SOC), 健康狀態(tài) (SOH), 循環(huán)次數 (Cycle Count), 滿(mǎn)充容量 (FCC), 預估放電時(shí)間 (Time To Empty) ..etc.

·  異常狀態(tài)中斷警告：過(guò)低過(guò)高電壓警告 (UV, OV), 過(guò)溫警告 (OT), 低電量與電量變化 (US, SC), 電池插拔警告

·  超低功耗：Active : 14μA / Sleep : 3 ~ 7μA (optional) / Shutdown : 0.5μA

·  最少的外部元件：1μF x 1, RS x 1, NTC x 1 (optional)

RT9527A 充電IC

· 可調式充電電流

· 充電 / Power Good指示

· UVP / OVP 保護

· 可調式安全充電時(shí)間

· WDFN package

?方案規格

RT9426 電量計

· Power consumption : Active : 14uA , sleep mode : 3 ~ 7 uA , shutdown mode : 0.5uA

· Voltage measurement resolution : 1mV

· Accuracy : +/-7.5mV

· Current measurement resolution : 1mA

· Accuracy : 1%

· Temperature measurement : -40 ~ 85度C

· Accuracy : +/-3度C

·  芯片封裝： WLCSP-9B 2.29x1.74 (BSC) / Pitch 0.5mm

RT9527A 充電IC

· Vin to max. 28V

· 支持 Pre- charge mode

· 支持 CC / CV mode

· 可調式充電電流 Range : 10 ~ 600mA

· EOC電流為 CC mode電流的 1/10