如何利用电流检测放大器去设计一种TWS无线耳塞？

　　近年来，TWS无线耳塞已进入电子市场。现在，用户可以放弃使用流媒体设备，不必再担心被卡住的耳机线猛地拉回来。真无线耳塞是基于Bluetooth®的无线耳塞，其左右通道被分离成单独的外壳。尽管这种创新设计使用户不再需要用线连接手机，但这给耳塞制造商带来了一系列新的设计挑战。
　　为了最大限度地延长电池寿命和电池运行时间，必须确保正确放置在充电盒中的耳塞高效充电。磁传感器有助于确保耳塞正确放置，因为耳塞使用磁铁检测精细物体的移动。通常来说，将电流检测放大器用于耳塞充电，以及将霍尔效应开关用于无线充电盒能够最大限度地提高这些应用的电池充电和电池寿命。
　　用电流检测放大器进行设计
　　TWS无线耳塞的电池通常低于100-mAh。因此，为了保护并准确地给这些小容量电池充电，则需要更好的电流测量。传统电池充电器和电量计在监测更大的电池（如充电箱中的电池）电流方面表现出色，但在监测更低电流方面常常表现一般。
　　专用电流检测放大器在测量小电流时更加准确。如果您的设计中已经有了微控制器（MCU）或电源管理集成电路（PMIC），那么您可以基于写入MCU或PMIC的算法来使用这些放大器的输出监测和测量电池使用次数和电池寿命。图1显示了一个带有外部电流检测放大器和控制器的电量计。
　　
　　图1：带外部电流检测放大器和控制器测量的电量计
　　在TWS无线耳塞充电盒中放置两个小型电流检测放大器（如INA216）能够实现高精度充电电流测量。或者，如果优先考虑解决方案尺寸，则建议使用单个像INA2180一样的双通道电流检测放大器。
　　如果精度不是重要考虑因素，且假设电流分配相等，那么一个电流传感器可以监测两个耳塞的充电情况。在耳塞中放置双向电流检测放大器，如INA191或INA210，可同时实现充电和测量功能。不管您使用哪种拓扑结构，这些器件也可以更好地保护电池，因为即使微小的电流变化也会影响电池的使用寿命。
　　用霍尔效应传感器进行设计
　　TWS无线耳塞的新功能是其配套的充电盒盖子以及在盒内进行充电检测。充电盒必须能够检测到盖子的位置，并且能够检测充电盒中是否存在需要充电的耳塞。其他传感器技术可能无法或不具备灵敏度来经济有效地正确识别这些东西，所以选择合适的传感器至关重要。图2显示了TWS无线耳塞传感器的布置。
　　
　　图2：TWS无线耳塞传感器的布置和使用
　　霍尔效应传感器能够很好地应用于检测充电盒盖和耳塞充电情况。鉴于磁铁已用来合上充电盒盖，因此，以霍尔效应开关的形式使用磁感测解决方案检测盖子显然是一种无需额外零件的解决方案。此外，将磁铁放进在耳塞，是一种能够检测充电盒内是否存在耳塞的有效方法。知道耳塞是否在充电盒中后，就可以在取下耳塞时实现蓝牙自动连接，或在当耳塞位于充电盒中时进行充电检测。
　　选择适合的数字霍尔效应传感器非常重要，并且像低频率和低功耗这样的特征让DRV5032成为了不二之选。对于霍尔效应传感器在耳塞中的应用，完全能够实现每秒提供5次磁铁检测信息。此频率允许您使用DRV5032的低功耗选项，该选项仅消耗约0.5µA，不会严重消耗器件的电池。
　　确定充电状态和充电盒盖检测对于使用小容量电池和无线连接的耳塞都至关重要。电流检测放大器和霍尔效应传感器为那些努力围绕这些新特征和挑战进行设计的人员提供了解决方案。