原创 【技术笔记】一款TWS耳机充电仓开发笔记

一、产品描述

        此款产品是为TWS耳机充电仓设计，可以实现DC-DC降压转换功能，为充电仓备用电池充电，同时可以实现DC-DC升压转换功能，使充电仓可以为耳机充电，另在放电及充电过程中使用四颗LED显示电量。

二、产品技术规格

      1.通过microUSB_A输入5V1A的电源给充电仓锂电池充电；以600mA的充电电流；电池为600mAh；理论一个小时即可充满电；；根据下面公式计算。

充电时间（小时）=电池容量（ 600mAh）÷充电电流（ 600mA）

       2.由充电仓锂电池输出3.0-4.2V电压；升压转换为恒定的5V/150MA电流；为耳机电池充电。

充电时间（小时）=耳机电池容量（ 60mAh）÷耳机充电电流（ 50mA）

       3.待机静态功耗8uA。

注意：因电池特性，以上为理论值，具体值需实测。

三、解决方案

一共分为 1个架构5个模块:（充电管理，DC变换，过流保护，电量指示，锂电保护）：

四、原理图

1.MICRO_USB_A输入4.5V to 6.5V电源；提供给ETA4045向锂电池充电；精度达到±1%的4.2V为默认充电电压；充电电流由R7调节充电电流。

2.充电识别由R3/R12识别；根据公式计算：

3.XB5331具有过充保护、过流保护、短路保护、为锂电池提供安全保护功能；延长电池使用寿命；此电路采用双layout设计 。

4.当锂电池自带有保护板；可以取消XB5331芯片；贴R9电阻/0805/0R即可满足需求。

5.电量指示灯以每颗LED灯以25％的电量指示分配；第一颗灯亮是25％的电量显示；第二颗LED灯亮是50 ％；第三颗LED灯亮是75％；第四颗LED灯亮是100 ％；此时表示电池电量为满电。

6.同步升压变换器以1UA低功耗来识别负载;当检测到负载时作出超快回应准确判断负载;实现无按键唤醒充电功能。

7. R1是电流取样电阻；最大电流设计150MA；根据欧姆定律：0.3V÷0.15=2欧。

8.MCU负责电源系统各项协议工作;侦测电池电量检测，侦测电池充电放电指示，侦测超载保护，侦测短路保护，实现安全性能保护。

五、Layout布局

PCB布线注意事项:B+尽量靠近ETA4054与电感L1之间保证可共享C7电容维持电源平衡减小纹波干扰；根据相应的公式计算在1OZ的铜箔走0.6MM连接线即可满足设计要求，尽量短，尽量靠近IC，所有电源电线走线尽量要粗些.滤波电容尽量靠近IC。

PCB：主板PCB为2层板，材料为FR4（厚为0.8MM.长*宽33.2mm*28.9mm)

TOP层PCB：

六、BOM清单

七.异常问题改善处理

    1.电量指示LED显示位置错乱；重新调整MCU电量指示灯显示位置即可。

   2.放电没有电量指示灯显示；重新给MCU加载放电指令；做出相应的指示灯显示。

   3.给充电仓充电时间比较长；该充电管理芯片为4054规格书标识最大可以承受700MA电流；实测只有500MA就超出极限导致发热烧毁；调整为300MA电流充电；由于充电电流比较小；所以充电时间比较长（实测2小时45分左右）。

   4 .查阅数据手册4056最大充电电流为1200MA;用4056替代4054调整充电电流为1000MA;根据公式计算; 注电池要求1C以上才具备1000MA的充电电流。

           充电时间（小时）=电池容量（ 600mAh）÷充电电流（ 1000mA）具体值需实测

   5 .电池某种原因 保护；充电不能激活；ETA1061使能端为上拉电阻；导致充电电压拉低使电池无法充电；更改ETA1061使能端为下拉电阻；由单片机开机即可。