蓝牙耳机中的电源管理解决方案

2007-09-12 14:18:12来源: 电子工程专辑 关键字:内置  响应  控制  基带

在经过一段时间的沉寂后,从2003年底开始,蓝牙市场开始复苏,不仅在手机上配置蓝牙(相信不久蓝牙将同照相机一样成为手机的标准配置),在笔记本电脑、汽车、MP3上也开始内置蓝牙技术

在争夺蓝牙解决方案的竞争中,英国的CSR(Cambridge Silicon Radio)公司作为SIG联盟的初期成员之一,到今年9月份,CSR的蓝牙芯片出货量合计突破5千万片,诺基亚、IBM、摩托罗拉以及索尼等都成为CSR的客户,成为蓝牙方案的主要提供商。

CSR的设计特点是将射频芯片和基带控制芯片集成在一块6×6mm的芯片上,所以对周边元器件的要求相当高,其中对电源控制芯片的主要要求是:瞬态响应好,抑制噪音能力强;外型小。目前,CSR蓝牙方案的电源控制芯片主要选自日本Torex公司,以销量最大的BlueCore2蓝牙耳机方案(图1)为例,选用的是XCS621B(LDO)+XCS921A(DC/DC),其中XCS621B用于麦克风的偏压电路,XCS921A用于蓝牙芯片的供电。


图2:麦克风偏压电路。

在耳机应用中对控制噪声的要求是非常严格的,特别是人耳能听到的20Hz~20kHz的频段范围,而且由于蓝牙工作的频段2.4GHz是一个开放频段,所以要求电源芯片有很高的抑制噪声能力。从图2的麦克风偏压电路来看,CSR采用了XCS621B高速LDO系列,该系列LDO具有突出的抑制噪声能力(>75dB@1kHz、>70dB@10kHz),因此可以比常规产品省略1个过滤噪声的旁路电容,有利于成本控制以及电路外型控制。

从图3的蓝牙芯片供电电路来看,最大的变化是用DC/DC取代了LDO。由于LDO供电的效率不高,有相当大的电能会被浪费,为了延长电池的使用时间,在最新的设计方案中推荐使用DC/DC转换器XCS921A系列。该系列采用同步整流技术,内置了P沟道和N沟道MOS管,供电效率可以达到90%以上。另外,为了控制DC/DC所产生的噪声,XCS921A系列通过采用限流PFM技术,将纹波电压控制在10mV以内。由于XCS921A不使用额外的滤波电路直接为蓝牙芯片供电,简化了电路的设计并降低了生产成本


图3:XCS921A典型电路。

为满足耳机设计上对元件大小的苛刻的要求,Torex公司的XCS621B和XCS921A都能提供USP-6B封装(2.0×1.8×0.8mm),此封装基于芯片级封装概念,省略了常规芯片中的外引脚,是常规SOT-25封装面积的44%,适合用于要求小尺寸的电子设备上。

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