基於 Richtek RT9527A Charger+ RT9426 的 Guage 電量計之 TWS無線藍芽耳機方案

TWS耳機電池的使用方式與智慧型手機的差異,造成了使用者對於使用時間上的估測困難,一般使用者對於智慧型手機的使用有一定認知,螢幕越大的手機電池越大,耗電也越快,連續觀賞影片、拍照、上網約4 ~ 6小時沒電,大約使用一整天便需要充電,然而對於使用TWS耳機則不然,TWS耳機電池容量小,使用者也沒有對於TWS耳機聽音樂、接聽電話的可使用時間與待機時間長短的概念,甚至左右兩耳的電池電量 (SOC) 與健康狀態 (SOH) 是不同的,會造成使用者對於可使用時間與充電時機的掌握失準,帶來困擾,總結以上TWS耳機電池廣泛的充電與放電範圍,加上兩耳電池不同的狀態,若是沒有精準的電量計告知使用者電池電量狀態,勢必對使用者的使用經驗造成不良的影響。

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,在充電電流小的環境下, 需要透過 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 與使用者正確的電量資訊,告知使用者剩餘的使用時間,決定何時使用與充電,以提供使用者良好的使用體驗,同時,精確的電量計算也能將電池的能量完整的釋放,延長電池的使用時間

一般再準確的充電 IC, 電壓偵測都會有一定的Tolerance , IEOC 也大約是50mA step降低, 這會使得電池充電離截止電流還有一段距離時便停止充電, 意即電池尚未充飽就停止了. 此動作會降低電池壽命.  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截止電壓, 進而增進電池使用時間.

RT9527A 是一個線性充電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. 

另外在沒有使用高精度電量計的耳機產品:在長時間使用後電池勢必會老化,不準確的電量計算會造成充電盒或是耳機在充電時無法顯示100%滿充的狀況,另外也會造成0%電量與放電截止電壓不匹配的情形,使電池能量無法完整釋放,或是造成電量未顯示0%以前,因為電壓過低而無法使用產品。RT9426擁有精準的電壓量測 (±7.5mV)與電流量測 (±1%),可對TWS小型電池從長時間待機到重度負載放電這樣廣泛的電池負載範圍作精準的測量,並藉由VGCS演算法,對於滿充、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 (SOH),對於電池的狀態有極佳的掌控,不會遇到上述的問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耳機待機長達10個月,完美的符合TWS的設計需求。

  延伸閱讀   

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►RT9426 量測 tool , 可透過 sparrow board I2C 介面讀取電池充電, 溫度, 電流資訊

►RT9426 外部零件只需3顆零件

►RT9527A linear Charger

►核心技術優勢

RT9426 電量計 :  可應用於系統端的電量計  藉由專利的VoltaicGaugeTM with Current Sensing Compensation (VGCS) 演算技術計算電量 (SOC)  支援高邊和低邊電流量測與2.5 ~ 20mΩ的檢測電阻範圍,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  完整電池狀態監測資訊:  電量 (SOC), 健康狀態 (SOH), 循環次數 (Cycle Count), 滿充容量 (FCC), 預估放電時間 (Time To Empty) ..etc.  異常狀態中斷警告:過低過高電壓警告 (UV, OV), 過溫警告 (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  晶片封裝: 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

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