蓝牙耳机充电仓功能概览与架构解析

蓝牙耳机给大家的生活带来便利，来讲讲TWS蓝牙耳机的最佳搭档充电仓吧！

蓝牙耳机充电仓主要有几个作用：

以实践项目讲讲充电仓那些事。

充电仓基本功能模块参考：

1、给充电仓充电的时候，有指示灯指示当前电池电量等级，不同等级用不同颜色来指示。

2、打开盖子，发送开盖指令给耳机，耳机决定自己的行为（开机或其它），同时也可以指示充电仓电池电量和耳机电池电量。 关闭盖子，发送关盖指令给耳机，耳机会自动关机，同时也可以指示充电仓电池电量。

3、指示灯一般需要采样多色灯，满足不同颜色的需求，除了指示电池电量，还会以其它样式指示耳机工作状态，比如闪烁指示配对状态，跑马灯指示恢复出厂设置等等。

4、按键丰富了人机交互，可以定义多种动作，像单击、长按或多次连击，不同的动作对应不同的控制策略，给耳机发命令或控制充电仓。

5、耳机视为充电仓的负载，放入仓里或从仓里拿出，以及在仓充电，负载状态都在发生变化。负载状态的识别就是监测pogopin针上电流的变化。

6、充电仓放电就是给耳机充电，充电策略由电源管理芯片控制，对其相关寄存器读写就行。

7、NTC保护起着非常重要的作用，有了它，才能保证充电仓和耳机的使用更安全。在运行或充电过程中，一旦出现温度异常，NTC控制机制就发挥作用，关闭电源或停止充电。

8、充电仓跟耳机建立通信，提高了灵活性和可扩展性。充电仓可以将其状态发送给耳机，耳机再传到用户APP上直观展示出来，耳机也可以发送其状态给充电仓，以便充电仓及时更新指示灯的显示。

充电仓的硬件框架大致参考如下：

Type-C充电口输入的地方必须有一个限流开关，起到一个安全保护作用。充电电流正常时，限流开关打开，充电电流异常时，限流开关自动关闭。充电模块会根据电池电压决定充电的状态，对电池进行预充电、涓流、恒流和恒压充电，恒流充电时电流是最大的，恒压充电时电流逐渐减小，直到充电截止电流就结束充电。

充电仓的开盖和关盖动作检测实际上是霍尔传感器检测，该传感器只输出两种状态：0和1，对应开盖和关盖两个动作。

指示灯是必不可少的指示UI，它可以指示耳机的工作状态和电池电量，以及充电仓电池电量。不同模式下使用不同显示样式来指示，提升用户体验。

按键作为一种输入信号，丰富了用户交互，不同的按键动作可以对应不同的行为响应。动作可以设为单击、长按、双击或三连击等等，单击触发充电仓电量指示，长按3秒触发发送耳机可搜索模式开启命令，可以灵活设定。

充电仓的负载就是耳机，耳机就是充电仓的放电对象。在充电仓待机状态下，POGOPIN针的电压是上拉到了充电仓电池电压，充电仓的放电模块开启POGOPIN上自动识别负载功能。当耳机入仓时，会出现POGOPIN上的电流大于设定的负载检测电流，则认为是有负载插入，轻载转重载状态了，开启放电功能（电池电压经过升压后输出）给耳机充电。当耳机出仓时，重载转轻载，POGOPIN上又上拉回电池电压，关闭放电功能。通常负载状态的变化通过电源管理芯片内部寄存器的值就能判断。POGOPIN端一般需要配置输出电流大小，轻载检测电流大小，放电截止电流等。

充电仓的放电模块主要是给耳机提供一定的充电电压和电流，升压输出的电压是将充电仓电池电压经过升压后再输出到POGOPIN。当升压输出电压与负载电池电压之间的压差大于一定值时，自动恢复充电。

NTC主要保护电池温度，避免发生危险，当电池温度不在高低温阈值内（过高或过低）都会触发保护机制，停止充电或停止放电或停止工作。芯片的充电和放电跟NTC紧密相关。

通信功能是独立的，与放电功能互斥，放电时不能通信，通信时不能放电。充电仓打开通信模式后，通过POGOPIN跟耳机进行发送和接收数据，一般是充电仓主动发送，耳机被动发送，单线串口收发模式或双线差分收发模式，不同的芯片方案采用的通信协议也不一样，有的是数据部分用标准串口，有的是整帧用标准串口等等。通信的码可以采用电压方式，或电流方式，或发码电压收码电流的混合方式。

上述内容是蓝牙耳机充电仓框架和设计基本原理，后续讲讲软件实现。

作者：不停哥