電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）隨著TWS耳機(jī)性能的提升，對(duì)音頻體驗(yàn)，功耗的要求也越來(lái)越高，對(duì)元器件的體積、性能等都提出了更高的要求。電源架構(gòu)也在不斷優(yōu)化，電感作為主要的元器件之一，與電源架構(gòu)之間如何配合，來(lái)優(yōu)化整體功耗，在TWS耳機(jī)上的電源有什么特點(diǎn)，功率電感該如何來(lái)配合？未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)又會(huì)如何發(fā)展？三體微市場(chǎng)總監(jiān)趙文慶向電子發(fā)燒友網(wǎng)分享了最新的觀點(diǎn)。


提升TWS耳機(jī)續(xù)航能力，從電源架構(gòu)入手

如今，TWS耳機(jī)的功能越來(lái)越豐富，性能也變得更強(qiáng)大。但從另一面考慮，新的功能需要更多的元器件配合，例如空間音頻需要增加陀螺儀、3D傳感器等元器件，然而性能和功能的升級(jí)都會(huì)增加功耗。

“TWS耳機(jī)的功能呈現(xiàn)多元化，這促使功耗不斷增長(zhǎng)，我們的目標(biāo)是要把功耗降下來(lái)，讓TWS耳機(jī)有更豐富功能的同時(shí)又具備輕便、高續(xù)航等優(yōu)勢(shì)。但這其實(shí)是很難取得的性能平衡?！壁w文慶向電子發(fā)燒友網(wǎng)表示。

電源架構(gòu)與TWS耳機(jī)的功耗息息相關(guān)，調(diào)整電源架構(gòu)或是另一種提升續(xù)航的解決方案。TWS耳機(jī)的電路分為充電倉(cāng)和耳機(jī)兩部分。在通用架構(gòu)中，充電倉(cāng)只承擔(dān)了給耳機(jī)充電的功能，大部分的電路還是放在耳機(jī)狹窄的空間中，充電倉(cāng)里就有空間被浪費(fèi)了。
此外，通用電源架構(gòu)在充電效率上也存在一定弊端。比如充電倉(cāng)的電池需要升壓升到某個(gè)特定的電壓值，再去給耳機(jī)電池相對(duì)應(yīng)的電壓充電。之所以要升壓，是因?yàn)閮蓚€(gè)耳機(jī)的電池與充電倉(cāng)電池之間的壓差通常是不一致的。高壓差會(huì)使得效率浪費(fèi)，是造成續(xù)航低的原因之一，當(dāng)壓差縮小，充電效率才會(huì)提高，續(xù)航也會(huì)越長(zhǎng)。

趙文慶認(rèn)為，下一代TWS耳機(jī)產(chǎn)品極有可能在電源構(gòu)架上帶來(lái)新的調(diào)整，例如將耳機(jī)里的一部分電路放到充電倉(cāng)里，通過(guò)減小壓差，可以在某些特定場(chǎng)景下讓充電盒給耳機(jī)充電的次數(shù)增加，在充分利用空間的同時(shí)提高效率，由此提升整個(gè)續(xù)航時(shí)間。不過(guò)這樣的方案是高成本的，且需要充電盒與耳機(jī)需要通訊，需要整套方案聯(lián)合設(shè)計(jì)，因此預(yù)計(jì)會(huì)在品牌廠商的旗艦級(jí)產(chǎn)品中率先應(yīng)用。這類高端的應(yīng)用方案，對(duì)功率電感的選型規(guī)格會(huì)和現(xiàn)在通用方案完全不同，且三體微已有完整布局。

抑制TWS耳機(jī)底噪電流音，追求更純凈的高音質(zhì)

TWS耳機(jī)除了在本身功能不斷迭代升級(jí)，功耗卻要追求不斷更低的難題外，TWS耳機(jī)本身的產(chǎn)品硬性指標(biāo)，對(duì)音質(zhì)的追求，毋庸置疑的在不斷提升，無(wú)論從主芯片端開(kāi)發(fā)的LE Audio，驍龍暢聽(tīng)等軟件技術(shù)，Hi-Res Audio小金標(biāo)高品質(zhì)音樂(lè)等認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，都是對(duì)TWS耳機(jī)音質(zhì)追求的明顯標(biāo)志。

“在2022年一整年中，明顯觀察到終端品牌對(duì)耳機(jī)的底噪聲，電流音等有越來(lái)越高的要求，如，在播放靜音文件時(shí)，盡可能的沒(méi)有雜音，在藍(lán)牙互聯(lián)電流最大的時(shí)候，不能有一些異常的聲音來(lái)影響用戶體驗(yàn)”趙文慶提到。

功率電感，在其通電工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，再通過(guò)產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電能，來(lái)回交替的實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能作用，這個(gè)過(guò)程中，產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)與弱，會(huì)明顯對(duì)周圍器件的干擾與被干擾有著顯著的差異。同時(shí)，不同工藝的功率電感，繞線方向的不同，也會(huì)產(chǎn)生不同方向的磁感應(yīng)線，干擾與被干擾需要考慮的結(jié)構(gòu)堆疊也截然不同。功率電感除了在追求更高電氣參數(shù)，提升整機(jī)續(xù)航的同時(shí)，也需要不斷優(yōu)化漏磁，降低電感工作時(shí)產(chǎn)生的Noise。

趙文慶表示，在去年三體微推出了，業(yè)界首款全磁屏蔽精密繞線電感，顯著得提升了產(chǎn)品用戶體驗(yàn)，繼而在今年年初又推出了更高性能，更低漏磁的產(chǎn)品系列，在高端品牌的認(rèn)可和鼓勵(lì)下，公司將沿著這個(gè)產(chǎn)品思路，繼續(xù)投入更大的研發(fā)力量，研發(fā)更高規(guī)格的功率電感，提高產(chǎn)品價(jià)值。

用電感助力續(xù)航能力，三體微突破高感值天花板

在目前傳統(tǒng)電源構(gòu)架的TWS耳機(jī)中，對(duì)低功耗的追求從未止步，工程師在對(duì)主控芯片、電源芯片、存儲(chǔ)芯片、傳感器、電感等多種元器件的升級(jí)迭代時(shí)都會(huì)考慮到這一點(diǎn)，希望能夠把整體功耗降低。那么，電感作為電源架構(gòu)的關(guān)鍵部件，可以為T(mén)WS耳機(jī)的續(xù)航作出哪些貢獻(xiàn)呢？

在TWS耳機(jī)中，需要用到的電感數(shù)量、規(guī)格，根據(jù)不同的主控平臺(tái)并不一致。在較為高端的主控平臺(tái)中，電感是單獨(dú)的電源電路，可以單獨(dú)控制負(fù)載，低端的主控平臺(tái)其實(shí)是一個(gè)總的電源電路，效率、續(xù)航就相對(duì)較差。一般而言，用到的電感數(shù)量越多，就能更精細(xì)地控制每個(gè)單元，提升整體續(xù)航水平。

“例如有5個(gè)單元，其中2個(gè)單元負(fù)載需要工作，而另外3個(gè)不需要工作的單元負(fù)載就可以獨(dú)立關(guān)掉，這樣的續(xù)航能力一定是會(huì)比5個(gè)單元同時(shí)開(kāi)著的要好。越高端的主控平臺(tái)，功耗的痛點(diǎn)也越明顯，因此就會(huì)用到更多的電感數(shù)量；而不同的主控芯片，其產(chǎn)品定義對(duì)于EMI，loss switching等綜合因素考慮，其電源模塊的開(kāi)關(guān)頻率定義也會(huì)不同，以及多單元控制和少單元控制的負(fù)載大小不同，對(duì)功率電感的感值需求就會(huì)不同，個(gè)別主控芯片有一些特殊的要求，三體微也有針對(duì)具體應(yīng)用專門(mén)開(kāi)發(fā)的物料”趙文慶提到。

作為磁性功率元器件的廠商，三體微的電感產(chǎn)品也在隨著TWS耳機(jī)的要求而迭代。據(jù)了解，三體微成立于2020年，在2021年Q1推出TWS耳機(jī)第一款產(chǎn)品——SDHL系列，是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)全磁屏蔽精密繞線電感。SDHL系列的推出為三體微打出了一條差異化道路。

全磁屏蔽在抗干擾性上有很大的優(yōu)勢(shì)，由于半磁屏蔽電感銅線裸露在外，磁力線也就會(huì)分散在周圍，對(duì)于TWS耳機(jī)來(lái)說(shuō)，周圍的很多器件都是非常緊湊的，不帶屏蔽的電感會(huì)比較容易干擾到晶振，Mic，功放等敏感的器件。而全磁屏蔽精密繞線電感可以優(yōu)化干擾、嘯叫等問(wèn)題，并且磁力線收攏，必要的時(shí)候電感底部可以走線，方便縮小整板面積。

為了提升效率，三體微在SDHL系列的基礎(chǔ)上推出加強(qiáng)版SDHK系列，頂部采用高密度磁粉。SDHL系列的頂部采用的是UV膠，換成高密度磁粉對(duì)整體的效率以及降低干擾都提升非常明顯。第三方主控平臺(tái)的數(shù)據(jù)顯示，與SDHL系列對(duì)比，在大部分輕載的應(yīng)用場(chǎng)景下，效率可以提升10%。效率的提升也意味著續(xù)航能力也能得到明顯的提高，特別是待機(jī)低功耗的場(chǎng)景時(shí)。



三體微在電感工藝上不斷突破，在SDHL系列推出之前，只有日本太誘一家國(guó)際廠商可以生產(chǎn)類似全磁屏蔽精密繞線電感，三體微突破了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的空白，并且獲得多家客戶的認(rèn)可。至今一年半的時(shí)間里，三體微產(chǎn)品已量產(chǎn)的終端平臺(tái)有高通、絡(luò)達(dá)、恒玄、物奇、瑞昱、炬芯、藍(lán)訊、杰里、Nodic、紫光、泰凌微等，終端品牌有HARMAN、JBL、MoMA、小米、紅米、REALME、ONEPLUS、安克、榮耀、FIIL、魅族、HAYLOU、NOKIA、PHILIPS、TCL、QCY、愛(ài)奇藝、喜馬拉雅、魔聲等。

目前，三體微已經(jīng)推出了全球首創(chuàng)高感一體成型電感——SIRB 系列，三體微將獨(dú)創(chuàng)的SIRB工藝冠名為“水滴”電感。SIRB系列的尺寸為1608，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在高感值上。1608一體成型電感當(dāng)中，業(yè)內(nèi)的電感廠商最高只能做到4.7uH，得益于工藝上的創(chuàng)新，SIRB系列可以實(shí)現(xiàn)22uH的高感值。如今，客戶可以選擇4.7uH、10uH，甚至是15uH、22uH的產(chǎn)品，SIRB系列的推出給電感市場(chǎng)的選型帶來(lái)洗牌。

“為什么電感需要高感值呢？對(duì)于開(kāi)關(guān)電源，選擇什么樣的感值可以提升效率，有一個(gè)理論的計(jì)算公式，對(duì)Buck電路來(lái)說(shuō)，L=Vo/(Io*Iripple*Freq)*(1-Vo/Vin)，對(duì)于TWS耳機(jī)來(lái)說(shuō)，絕大部分應(yīng)用場(chǎng)景是佩戴著待機(jī)狀態(tài)，Io即負(fù)載電流很小，提高電感感值的選取，對(duì)輕載時(shí)的效率幫助非常大”趙文慶表示。


除了1608尺寸的SIRB系列，三體微還在研發(fā)更小尺寸的1006全磁屏蔽和半磁屏蔽電感，預(yù)計(jì)在今年年底明年年初進(jìn)入送樣階段。據(jù)了解，在1006小尺寸方面，當(dāng)下還是以日系廠商為主，國(guó)內(nèi)廠商還未推出全磁屏蔽電感。若是三體微該產(chǎn)品的推出，或?qū)⒋蚱茋?guó)際廠商的壟斷。