【应用】TWS蓝牙耳机天线、电池端充放电的ESD保护方案

时间： 2019-06-19 来源：世强

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伴随着苹果推出的AirPods，重新定义了耳机的穿戴形式，近两年来TWS耳机已被更多客户群体接受，越来越多的生产商也加入到这个行业，同步蓝牙芯片、硅唛、锂电池等主要方案也已慢慢成熟，使得TWS蓝牙耳机的生产量突飞猛进。但随时市场规模的形成，相关的检测规范也应运而生，本文介绍关于蓝牙耳机的ESD静电的防护问题，以下是蓝牙耳机的关键组成模块：

关于蓝牙耳机产品，高特半导体将针对ESD防护给出以下建议：

（一）针对蓝牙天线的ESD防护。

高特推荐产品：GESD0301BU，GESD0501BU

TWS耳机是通过蓝牙无线连接，两个耳机之间也没有连接线，且需要做到音频信号同步，不能出现延迟和音效失真。要达成此要求，除了选用优秀的蓝牙主控芯外，还需要注意蓝牙天线的布局，让两个耳机之间的信号传输做到同步。但是影响信号传输的原因可能有很多种，最不被关注的要数静电干扰了，因为这部分不起眼，通常会以为是人体接触才会产生静电对产品造成短路、失效、重启等故障，在信号受到干扰，往往排查原因的时候也会忽略静电感应造成信号失真的问题。

高特半导体一直以来致力于替用户解决线路保护问题，在此推荐蓝牙耳机开发生产者，在天线端增加ESD保护组件。针对这种小巧的电子设备，一是所需要的ESD组件的尺寸够小，以满足产品PCB的设计需求，二是避免干扰蓝牙信号的传输，寄生电容必须要小，不同的天线频段有不同的要求，通常使用在天线端的ESD防护组件寄生电容必须小于1pf，甚至更低。高特半导体推出极低电容ESD保护组件， GESD0301BU及GESD0501BU，封装DFN1006（1.0*0.6*0.5mm），两款产品的寄生电容只有0.2pF，适用于天线的ESD防护，确保信号快速通过，防护静电干扰减少延迟损耗，超低寄生电容还能确保传输的完整度，避免传输过程中受到的ESD干扰而造成音频失真。

蓝牙耳机天线上ESD防护示意图

另外，在选型的时候，要关注到产品所适用的最大工作电压及单向或双向特性的问题，需要考虑信号上下摆动时的最高及最低电压，避免信号传输过程受到影响，还有就是ESD组件的钳位电压，要求必须够低，除了在ESD事件发生时，能有效保护线路免遭静电放电冲击而造成的永久伤害，还能确保信号免受干扰。

（二）针对电池端的充放电保护

高特推荐产品：GESD8D5V0，GESD5Z5V0.

TWS是由两个独立的左右耳机组成，可以单独使用，所以产品里都内置了小的锂电池包，通过充电仓携带移动电力持续供能，耳机末端有接触PIN点，只要将没电的耳机放回充电仓，就能开始充电工作。但是耳机上的接触PIN点是直接裸露在空气中的，在用户佩戴时，还跟人体接触，所经受的ESD环境更恶劣，且充电时候热插拔造成的瞬间冲击也不容小觑。

高特半导体建议在TWS耳机的充放电接触PIN点的附近放置ESD防护器件，GESD8D5V0，封装DFN1006，有效防护充放电时造成的瞬间电流冲击，还能防护在拿取耳机时因为人体静电造成的伤害。

电池端ESD防护示意

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远风 Lv7. 资深专家 2020-10-19

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