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夸大不实的蓝牙耳机续航力

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百佳泰测试实验室

2024-10-25 10:13

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近年来，蓝牙耳机的广告中经常号称具有惊人的长续航力！这样的宣传往往促使消费者心甘情愿地掏钱下单，但这股追求「长续航力」的潮流中，却也常伴随着广告不实的风险和潜在的客诉问题。号称5~6小时续航力的蓝牙耳机，实际却使用不到3小时就没电了！您是否也曾遇过这种状况？不佳的使用者体验，将会大大影响使用者对品牌的信任度，那究竟为何产品宣告与实际使用有如此差距呢？百佳泰深究原因，依据蓝牙耳机的产品设计特性及消费者最常使用的情境，分析归纳出以下状况的主要成因：耳机播放音量设定百佳泰在丰富的检测验证实测中发现，多数耳机产品广告中的续航力数据，是以较低播放音量下所得出，然而真实的消费者使用情境下，一般环境的播放音量大都落在40~60%，若是在吵杂的环境，甚至可能提升到80~100%音量，这样的使用调整都会更快速降低电量续航力。因此当您在嘈杂的环境中使用蓝牙耳机，实际的使用时间就会不如广告所宣称的久。特殊功能启用许多蓝牙耳机都具有额外功能如：主动降噪、触摸控制、声控等。虽然提升舒适度及便利性，但也增加了电量的消耗，缩短电量续航力。所以当您频繁地操作特殊功能时，实际的使用时间就会比广告宣称的时数还短。为了协助厂商能精确地掌握自家的蓝牙耳机产品，在不同的使用者情境下的真实续航力，百佳泰提供「耳机耗电量」验证： Headset Power Consumption with Robot 藉由AI自动化测试，使用UR Robot机械手臂，定时按压耳机，检视耳机播放音量与提示音变化等相关测试，精准量测电池存量的变化。避免测试人员因长时间配戴耳机执行测试，而产生疲乏感、降低精准度，或者造成听力受损。提供长时间不同播放音量大小(e.g. 30% ~ 100%)的测试数据，用以了解测试产品在不同音量大小下，真实的电池续航。结合环境噪音声场还原服务，将耳机耗电量验证方案移到聆听室，模拟出更贴近使用者真实情境：如：客厅、捷运车厢、高铁、机场大厅或是行进公交车上。 S公司与M公司的相同类型蓝牙耳机，都宣称在ANC 开启时有6小时的续航力。百佳泰还原噪音声场环境并以下述设定条件来做实测，看看耳机产品表现是否真如广告所示。要准确量测耳机产品电量续航力，除了耳机支持的功能必须启用之外，也须考虑实际环境噪音声场的影响，才能得到较精准的数据数据，让用户更信任您的品牌跟产品。由以上实测结果可得知，S公司产品续航力与所宣称相符；M公司则有夸大不实的灌水情况。
【拆解】小米蓝牙耳机Air2 SE的重生之路

热度 8

无言的朝圣

2023-9-26 21:58

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刚刚到手的小米蓝牙耳机Air2 SE，发现充了一晚上电也没有用，不知道什么原因导致的，电池盒的输出都是正常的，但是耳机就是无法启动。幸运与不幸到落到了我的身上，找主办方去换也不值当的，去修也不舍得，那就只能拿来献祭了。一个是查找一下原因，也借此了解一下小米蓝牙耳机的构造。拆解过程都造成了耳机的不可逆的损伤，这是不可避免的。首先暴力拆解了左耳机，由于不知道一般结构，通过这个耳机去试水：分享一下拆解经验，上下壳之间是通过硅胶进行固定的，尤其是顶部，所以突破口在底部，如下图：在拆解外壳的时候最容易造成的损伤就是触摸PAD，它是笃定在上壳的，而其他部分都在上壳，为了打开胶粘的壳体，需要施加一定的李，这个时候很容易扯断。在拆解第二个耳机时虽然注意到了这里，还是发生了第二节的断裂，太脆弱了：接下来就拆解板卡需要注意的，充电的探针是笃定在外壳的，必须从板子上焊接下来。什么原因导致的无法充电的？内部首先怀疑就是电池饿死了，通过万用表检测，果然没有任何电压，尝试用其他充电电路激活一下，有电压了。重新往回焊接，包括把损坏的器件修补，虽然耳机活过来了，但是依然算是损害了，耳机里面有杂音。咱们一起欣赏一下这个耳机：拆开后可以看到耳机通过48mAh的锂离子电池供电，充不进去电就是因为这个电池；板卡的风格依然是黑色；这里可以看到一个红色的麦克风保护罩，板子的背面的主要器件就是这个麦克风；磁铁的作用是保证耳机和充电盒的充分连接。耳机的主控以及触摸都在板子正面：可以看出耳机的头部也有一个麦克风，这里的麦克风主要用于搜集环境噪音的，与底部麦克风组成了一个双麦降噪方案。触控使用的是Holtek合泰BS83B04C，这是一款低功耗触控感应MCU，支持4路触摸检测，用来响应入耳检测和触摸操作。主控芯片为BES恒玄2300蓝牙音频SoC，就藏在二维码下。BES2300是一款全集成自适应主动降噪方案，支持蓝牙 5.0、IBRT低频转发技术和双模蓝牙 4.2，它还支持第三代 TWS 全无线立体声技术、双麦克风等，采用 28nm HKMG CMOS工艺、BGA 封装，天线为陶瓷蓝牙天线。除了主控外还有一颗8位单片机，芯海科技的 CSS21P10 单片机：通过这次拆解维修，排查出来了耳机无法充电的真正原因，其中一个电池完全损坏，通过资源整合获得了一个完好的右耳耳机，左耳直接献祭了；并通过损坏的板卡了解了小米耳机方案的大致组成，采用电容式的入耳检测方案和触摸感应，触控方案来自合泰；主控芯片是BES恒玄2300，支持蓝牙5.0，支持双麦克风通话降噪，支持ACC解码。重生成功！
如何掌握耳机连线质量稳定度？

热度 3

百佳泰测试实验室

2023-7-20 15:30

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有线耳机到无线耳机的发展耳机 (Headphone/ Headset) 是一种可以接受来自媒体播放器或接收器所发出的电讯号，并将其转化成可以听到的音波。耳机在这个时代已经属于相当普及的3C产品，可随时随地聆听音乐，相当地便利，但其实耳机最早的主要用途是19世纪的电话操作员使用，此时的耳机有4.5公斤重，根本无法携带，更不可能像今日一般随时随地享受音乐。而让耳机逐渐普及化并方便携带的功臣之一便是Sony在1979年推出的Walkman随身听，就此使随身耳机进入大众的生活，也将音乐从室内带往室外，让人们可以在自己的世界独享音乐。图: 第一代的Walkman「TPS-L2」(Source: Sony) 从那时起，便携音乐播放拓展了耳机的市场，然而耳机线材伴随着的束缚感及不便性挥之不去。 1999年，蓝牙1.0 版正式释出，而耳机的无线化，也在这里开始迈出了第一步，在次年Nokia推出了第一款蓝牙耳机HDW-1，但此时为还是单侧设计，通常只有业务繁忙的商务人士才会使用。 2015年日本音响巨头安桥 (Onkyo) 在IFA上展示了旗下第一款真无线（True Wireless Stereo，TWS）产品W800BT。真无线蓝牙耳机与一般无线耳机相比，少了左右耳之间的线材，左右两边的耳机都是独立的结构，达到了真正的完全无线。图: 无线蓝牙耳机和真无线蓝牙耳机 (Source: Amazon / Apple官网) 2016年Apple推出了第一代AirPods与第一款没有3.5mm耳机孔的iPhone 7，Apple刻意取消手机的耳机孔，并以AirPods作为有线耳机的替代品，这种销售方式获得了巨大的成功，从此真无线蓝牙耳机成为了主流，各品牌都开始生产真无线耳机。并且各手机厂商也开始在他们自己的手机上移除3.5mm耳机孔，进一步推波助澜了真无线蓝牙的发展，此后在2019~2021年平价的真无线耳机兴起，也让真无线蓝牙耳机普及与大众化。有线耳机 vs 无线耳机到底哪个好消费者在选购耳机常常面临的第一个问题，就是究竟要买有线耳机还是无线耳机呢？目前有线耳机常见的有两种接口，分别是3.5 mm和USB。有线耳机通常被视为入门款耳机，并且线材的束缚也较不便，容易在行动中拉扯而造成脱落或损毁，但事实上，一般而言有线耳机的音质会比无线耳机好，并且音讯传递方式较无线稳定，不易受到干扰，也不必考虑到电量和充电的问题，因此有线耳机因其特色，仍占据一定消费市场。而另一边无线耳机阵营常见也有两种，蓝牙耳机和2.4G无线耳机，而其中蓝牙耳机近年的兴起占据了无线耳机市场大宗，连接方便，加上真无线左右耳独立的设计，更是强大利器。另外一种无线耳机 – 2.4G无线耳机，在使用时则必须接上USB接收器，但讯号传输能力更强大，反应速度也快，常见游戏耳麦采用这种连接方式，非常适合电竞游戏玩家来使用。但无论是蓝牙耳机和2.4G无线耳机，无线耳机就得考虑到续航力和充电的困扰，另外也有可能因产品质量问题而发生断线或者受到讯号干扰问题。图: 有线耳机vs 无线耳机简易比较表耳机常见问题探讨耳机经过100多年的演进，目前已是相当普及化的产品，并随着技术的不断进步，耳机也持续推陈出新，而消费者在借着耳机享受音乐、游戏和通讯时，若突然遇到杂音、噪音、断线、耳机功能异常等等状况，还是会让人扫兴，也会消费者对于该厂牌的耳机质量打上一个问号。根据Amazon耳机产品的消费者问题回馈，常常会遇到以下几种问题：蓝牙连线问题蓝牙耳机虽然便利，但蓝牙耳机普及化的情况，也让许多厂牌的蓝牙耳机质量资参差不齐，尤其是连线稳定度的问题，更是消费者对于蓝牙耳机质量的首要印象，蓝牙连线的问题众多，大致包含以下几种类型：设备搜寻不到蓝牙耳机搜寻到蓝牙耳机后无法连线连线一段时间后突然自行断开连线蓝牙断线后无法再自动连接设备无线讯号的干扰造成音乐的聆听过程中有破音、杂音、或者没声音真无线蓝牙耳机双耳问题真无线蓝牙耳机由于左右耳机为独立设计，因此可以只单独使用一边，而因此会遇到以下状况：左右耳机大小声不同左右耳机无法独立开机使用使用单耳机后，想要改使用双耳模式却无法连接双耳机耳机功能键问题异常、触控判定不良有线耳机的功能键大多设有实体按键，位于中央按钮的位置，通常具备暂停、上下首切换、来电接通、大小声音调整等功能，此问题发生时实体按键功能无法正常作用。图: 有线耳机按键位置而无线耳机的功能按键通常在左右耳机本体上，有的甚至并非是实体按钮，而是采用触控的方式来控制，常见会遇到两种情况，因无线讯号的干扰而造成蓝牙按键功能反应延迟或失效采用触控的无线耳机，最常遇到的问题其实是按键的触控判定不良，例如触控一下按键是暂停/开始拨放，触控两下是切换下一首音乐，当用户触控两下想切换下一首音乐时，因耳机的触控问题而误判成为暂定拨放音乐续航力无线耳机的续航力是消费者很在意的一个指标，因此部分的无线耳机还配有充电仓，可用于收纳、携带和充电。但有部分的无线耳机续航力较差，甚至耳机本体和充电舱与标榜的使用时数有所差距，让消费者较差的使用体验。充电充电问题可分三种使用情境来检视：耳机本体连接充电器充电仓连接充电器耳机放入充电仓充电而此三类问题常见因产品和充电器兼容性较差，有可能造成耳机本体与充电仓的充电速度缓慢、无法充电、充电断断续续、甚至因第三方充电器造成耳机或充电舱损坏等充电相关问题。
蓝牙耳机的考验！续航力实测大解析

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百佳泰测试实验室

2023-3-16 15:10

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无线蓝牙趋势，提高生活便利性随着蓝牙发展成熟，已经有非常多品牌都加入无线耳机的市场。少了线材的羁绊，添增了便利性，却也有无线蓝牙必须考虑的地方。其中蓝牙耳机的续航力也是考虑的一大重点。例如在旅行途中，图书馆，运动场合或是其他不方便的地方。当然是可以持续使用越久越好。蓝牙版本介绍蓝牙耳机的版本，目前市面上大多都是从蓝牙4.2开始到蓝牙5.0及蓝牙5.2，部分耳机也推出蓝牙5.3版本。蓝牙版本影响耳机因素主要为最大传输速度及传输距离。数据传输速度与传输距离也会影响到续航力，但影响续航力的因素还包含了：音频译码AAC、aptX、aptX HD、aptX LL、LDAC以及干扰与各厂商硬件、固件设计。续航能力本次挑选几款市售头戴式耳罩蓝牙耳机进行测试，测试结果：耳机续航力实际连接蓝牙并以最大音量播放音乐，结果呈现：3M WorkTunes Connect以超过40小时的续航力领先，接续为Razer Opus及Poly VOYAGER 4320 UC也都接近30小时的续航力，可以灵活运用在户外场合，或是短期的旅行。以下为耳机电量与时间变化纪录数据：累计使用时间：由下表可以看出电量与累积使用时数的变化，部分产品剩余电量到40%以后，趋势线逐渐走平，仅剩约1~2小时的使用时间。累计使用趋势图：从单位电量来记录使用时间，大多耳机回报以10%为单位电量。但是以实际使用时间记录观察，多数耳机回报单位使用时间并不是那么一致，使用者无法仅从剩余电量评估可使用时间。Poly VOYAGER 4320 UC在这个电量回报是此次测试中较为平均，每10%约可使用3小时，消费者可以依剩余电量较为准确的评估还能使用多久，来规划接下来是否即需充电或是可以再用几场比赛或是使用多久。Razer Opus设计却仅回报100,60,40,10,0%的电量区间，使用者仅能累积使用经验评估可使用剩余时间。从下图可以看出，低电量时，3M／Dell／Jabra这几款耳机的使用时间相较起来比较短，使用时间长条明显都在大于40%的部分，电量低于30%后使用时间相较短很多。这边Poly与Logitech单位电量可使用时间较为平均，剩余电量供消费者使用时间参考。蓝牙耳机疑虑多！常见问题： 1. 电量信息不精准 2. 联机质量不佳，使用中随机断开连接 3. 使用中，自动断线，然后配对到另一个装置 4. 麦克风自动静音，需手动重新开启 5. 触碰开关偶尔失效 6. 通话与聆听音乐切换异常 7. 无法配对兼容性问题 8. 长时间使用后配对错误，须解除再重新配对 9. 影音不同步，声音延迟 10. 声音表现不如预期部分是产品功能性问题，或是不同产品间联机兼容性问题，仅在生产前做基本功能的测试是不购的。以上分享使用者常回馈的问题，而相应的测试能为产品做验证，找出问题所在。
TWS无线蓝牙耳机的电量计解决方案

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techff

2022-9-15 16:28

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摘要本应用文件介绍了TWS (True Wireless Stereo) 无线蓝牙耳机的电池电量计方案-RT9426，以高精度、高度整合、超低Iq的特性，完全符合TWS蓝牙耳机 (<50mAh) 的需求，RT9426电量计使用VoltaicGauge™ with Current Sensing (VGCS) 算法，可准确计算电池电量 (SOC)、健康状态、充满容量、可使用时间和电池循环次数等信息，搭配极低的5uA耗电与极小的芯片包装，极少数的外部零件，节省空间的同时也降低了系统成本，适用于TWS无线蓝牙耳机、智能手表与相关穿戴式产品的应用。 1. 概述随着智能手机的普及和蓝牙无线方案的成熟，穿戴式产品蓬勃发展，近年市场上成长最显着的就是TWS真无线蓝牙耳机，并有取代传统线缆式耳机的趋势，TWS耳机的左右两只耳机无需接线连接即可独立工作，听音乐、通话、佩戴体感都相对传统耳机提升许多，TWS耳机的小型体积与多功能也对内部芯片有更高的要求，RT9426提供了TWS蓝牙耳机完整的电量计解决方案，使TWS的电量检测精度、耗能、芯片包装、电池的续航时间、成本、使用者对于电池电量的体验皆能有更多优秀的表现。 2. TWS无线蓝牙耳机的电量计解决方案 TWS无线蓝牙耳机的小型化、便携性、与长时间使用的特性，对于电量计会有以下技术需求： 1. 更小的IC包装，更简单的外部电路，更高的整合性 2. 更低的耗能，更长的使用时间 3. 对于小容量电池能有更精准的电量估测与电池健康度检测 3. TWS无线蓝牙耳机的电池特性蓝牙耳机与充电盒的电池容量和电池使用范围相较于智能手机是截然不同的，TWS耳机电池容量小，约20 ~ 50mAh，智能型手机电池约2000mAh ~ 4000mAh，然而TWS耳机为了对应更快速的充电需求，TWS耳机快充电流 (3C) 却比一般智能型手机快充要来的大 (0.5C ~ 2C)，而放电部分，TWS耳机在重度使用下大约2 ~ 3hr即会放光电量，待机时间却可长达2天以上，相对于智能手机重度使用约3~6hr放光电量，即便待机也不会超过2天，TWS耳机的电池负载范围明显比智能手机来的广泛。 TWS耳机电池的使用方式与智能型手机的差异，造成了使用者对于使用时间上的估测困难，一般使用者对于智能型手机的使用有一定认知，屏幕越大的手机电池越大，耗电也越快，连续观赏影片、拍照、连网约4 ~ 6小时没电，大约使用一整天便需要充电，然而对于使用TWS耳机则不然，TWS耳机电池容量小，用户也没有对于TWS耳机听音乐、接听电话的可使用时间与待机时间长短的概念，甚至左右两耳的电池电量 (SOC) 与健康状态 (SOH) 是不同的，会造成使用者对于可使用时间与充电时机的掌握失准，带来困扰，总结以上TWS耳机电池广泛的充电与放电范围，加上两耳电池不同的状态，若是没有精准的电量计告知使用者电池电量状态，势必对使用者的使用经验造成不良的影响。 4. TWS耳机的电池电量检测需求与挑战延续上一段讨论，一组TWS耳机包含了三颗电池，一颗在充电盒中，两颗在左右耳机本体中，这些电池不仅特性不同，电池容量也相对较小，需要透过电量计更精准的电压与电流检测与精确的电量计算，才能提供用户正确的电量信息，告知用户剩余的使用时间，决定何时使用与充电，以提供使用者良好的使用体验，同时，精确的电量计算也能将电池的能量完整的释放，延长电池的使用时间。更进一步的讨论TWS耳机对于精准电量检测的需求和没有精准电量计检测的缺点： 1. 没有使用高精度电量计的耳机产品：在长时间使用后电池势必会老化，不精确的电量计算会造成充电盒或是耳机在充电时无法显示100%满充的状况，另外也会造成0%电量与放电截止电压不匹配的情形，使电池能量无法完整释放，或是造成电量未显示0%以前，因为电压过低而无法使用产品。RT9426拥有精准的电压检测 (±7.5mV) 与电流检测 (±1%)，可对TWS小型电池从长时间待机到重度负载放电这样广泛的电池负载范围作精准的量测，并藉由VGCS算法，对于满充、放光、静置、电池自放电，皆有平稳、连续不跳变的计算，提供了准确的电量(SOC) 与健康状态 (SOH)，对于电池的状态有极佳的掌控，不会遇到上述的问题造成使用者不佳的使用体验。 2. 使用软件计算电量或是大型电源管理芯片计算电量的TWS则会遭遇耗能的问题，功耗为TWS耳机相当重要的因素，若是每次检测电压、电流信息并计算电量都需要唤醒主芯片、MCU或是大型电源管理芯片，以现行芯片功耗5 ~ 20mA对比耳机电池30mAh左右的容量，对耳机使用时间有相当巨大的影响，在TWS与智慧手机设备相连接时或是播放音乐、通话等高负载工作时，主芯片动作是正常的，但在其他的时机，例如长时间待机状态时，需要连续的检测并监控电池状态的工作，交给超低耗的RT9426是较佳的选择。 RT9426提供了精准的±7.5mV电压量测误差与±1%的电流量测误差，最佳可达1%的电量计算误差，WL-CSP的超小包装与最低仅需1*Sense Resistor, 1*Capacitor的外部电路设计且全时运行模式14µA、休眠模式5µA的极低功耗可供35mAh的TWS耳机待机长达10个月，完美的符合TWS的设计需求。 5. RT9426产品介绍 RT9426是单节锂离子/锂聚合物电池使用的电量计产品，适合使用在电池包或是系统端，负责电量的计算和电池状态管理工作。RT9426使用VoltaicGauge™ with Current Sensing (VGCS) 算法，利用电池实际电压和开路电压之间的关系确定电池荷电状态的增加或减少，经电流检测信息补偿后可准确计算电池的荷电状态 (SOC)、健康状态 (SOH)、充满容量 (FCC)、可使用时间 (TTE) 和使用循环数 (Cycle) 等信息。加入了电流检测辅助信息的VGCS计算方法可得到平稳的电池电量状态，不会形成时间累积误差和电流累积误差，相对存在累积误差的库伦计算法更具优势，克服了电流检测误差和电池自放电导致的电量计算错误。RT9426利用中断机制提供完整的电池状态信息回传服务，可向主芯片实时提供电池过高压、过低压、过热、SOC下限警告和SOC变化警告等信息回报。在大电流充电应用中，RT9426所使用的开尔文连接 (kelvin sense) 模式可消除IR压降效应，优化充电特性，提供安全性，搭配极低的耗电与芯片包装，极少数的外部零件，节省空间的同时也降低了系统成本。 RT9426产品特点可应用于系统端的电量计藉由专利的VoltaicGaugeTM with Current Sensing Compensation (VGCS) 演算技术计算电量 (SOC) 支持高边和低边电流检测与2.5 ~ 20mΩ的检测电阻范围，降低电路板的阻抗与热累积效应支持内部温度检测与外部电池温度检测完整电池状态监测信息： ► 电量 (SOC), 健康状态 (SOH), 循环次数 (Cycle Count), 满充容量 (FCC), 预估放电时间 (Time To Empty).. etc. 异常状态中断警告: 过低过高电压警告 (UV, OV), 过温警告 (OT), 低电量与电量变化 (US, SC), 电池插拔警告超低功耗CActive : 14uA / Sleep : 3 ~ 7µA (optional) / Shutdown : 0.5µA 最少的外部组件：1µF x 1, RS x 1, NTC x 1 (optional) 芯片包装： ► WLCSP-9B 2.29x1.74 (BSC) / Pitch 0.5mm ► WDFN-12L 2.5x4 / Pitch 0.4mm RT9426提供完整的开发平台与软件支持来源：立锜科技

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