一种低功耗电路及TWS蓝牙耳机的制作方法

本实用新型属于tws蓝牙耳机充电技术领域，具体涉及一种低功耗电路及tws蓝牙耳机。

背景技术：

真正无线立体声（truewirelessstereo，简称tws）技术运用到蓝牙耳机领域，就催生了tws蓝牙耳机。tws蓝牙耳机工作原理是手机与主机通过蓝牙连接，主机与从机通过近磁场感应技术（nearfieldmagneticinduction，简称nfmi）或者tws协议连接，在工作时，手机上的音乐信号通过蓝牙传输至主机上，再由主机通过nfmi或tws协议传输至从机，从而实现左右耳机接收信号。

现有技术中，tws蓝牙耳机因其体积小巧、便于携带等特点，受到用户的青睐。受限于tws蓝牙耳机的体积小，tws蓝牙耳机的续航能力一直是设计人员所关系的问题，tws蓝牙耳机需要配套的充电盒进行充电，在充电盒检测到耳机入盒时且耳机电池电量不高时需要开启充电模块对耳机电池充电，因此，tws蓝牙耳机的入盒检测及耳机功耗是设计的关键。

现有的tws蓝牙耳机入盒时一般不会关机，其采用降低功耗的方式包括控制主控芯片进入低功耗模式、休眠模式等，但是这种方式也无法有效控制耳机待机功耗。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种低功耗电路及tws蓝牙耳机，实现在tws蓝牙耳机入盒状态下的蓝牙主控单元的彻底断电，降低耳机充电时的功耗。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提出如下技术方案予以解决：

一种低功耗电路，其用于tws蓝牙耳机，其特征在于，包括：充电管理单元，其用于接收外部电源信号且第一供电端与所述tws蓝牙耳机的电池相连；蓝牙主控单元；第一开关控制电路，其连接在所述充电管理单元的第二供电端和所述蓝牙主控单元的供电端之间；第二开关控制电路，其一信号端与所述第一开关控制电路的控制端相连；入盒检测单元，其用于检测所述tws蓝牙耳机是否入盒，所述入盒检测单元的供电端与所述第一供电端相连，输出端与所述第二开关控制电路的控制端相连；其中在所述入盒检测单元反馈入盒信号时，所述第一开关控制电路断开所述第二供电端与所述蓝牙主控单元的供电端之间的连接；在所述入盒检测单元反馈出盒信号时，所述第一开关控制电路接通所述第二供电端与所述蓝牙主控单元的供电端之间的连接。

如上所述的低功耗电路，所述入盒检测单元包括：至少一个霍尔传感器，其设置在所述tws蓝牙耳机的耳机本体内；至少一个磁铁，其对应设置在所述tws蓝牙耳机匹配的充电盒内；在所述tws蓝牙耳机入盒或出盒时，各霍尔传感器感应到对应磁铁的磁场强度变化，并反馈所述入盒信号或出盒信号。

如上所述的低功耗电路所述第一开关控制电路包括上拉电阻和第一开关控制元件，所述上拉电阻的一端连接在所述第一供电端和第一开关控制元件的输入端之间，另一端连接在所述第一开关控制元件的控制端和所述第二开关控制电路的信号端之间，所述第一开关控制元件的输出端与所述蓝牙主控单元的供电端相连；所述第二开关控制电路包括第二开关控制元件，所述第二开关控制元件的信号端连接在所述第一开关控制元件的控制端和所述上拉电阻的另一端之间，所述第二开关控制元件的控制端与所述入盒检测单元的输出端相连。

如上所述的低功耗电路，所述第一开关控制元件为低电平导通的开关元件，所述第二开关控制元件为高电平导通的开关元件。

如上所述的低功耗电路，所述第一开关控制元件为pmos管，所述pmos的漏极与所述蓝牙主控单元的供电端相连，源极连接在所述第一供电端和所述上拉电阻的一端之间，栅极连接在所述上拉电阻的另一端和所述第二开关控制元件的信号端之间。

如上所述的低功耗电路，所述第二开关控制元件为nmos管，所述nmos管的栅极与所述入盒检测单元的输出端相连，源极接地，漏极连接在所述第一开关控制元件的控制端和所述上拉电阻的另一端之间。

如上所述的低功耗电路还包括连接在所述入盒检测单元的输出端和所述第二开关控制电路的控制端之间的第一滤波电路，和/或连接在所述第一开关控制电路的输出端和所述蓝牙主控单元的供电端之间的第二滤波电路；和/或连接在所述充电管理单元的第二供电端与所述第一开关控制电路的输入端之间的第三滤波电路。

如上所述的低功耗电路，所述充电管理单元采用信号为mp2661的芯片，所述蓝牙主控单元采用型号为bes2300z的芯片。

如上所述的低功耗电路，所述霍尔传感器的型号为wh2503d。

本实用新型还涉及一种tws蓝牙耳机，包括如上所述的低功耗电路。

与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果是：通过入盒检测单元检测tws蓝牙耳机是否入盒，在入盒时入盒检测单元反馈入盒信号至第二开关控制电路，第二开关控制电路控制第一开关控制电路断开，断开对蓝牙主控单元的供电，仅保留充电管理单元及入盒检测单元的供电，降低tws蓝牙耳机入盒充电时的功耗，而在出盒时入盒检测单元反馈出盒信号至第二开关控制电路，第二开关控制电路控制第一开关控制电路导通，恢复对蓝牙主控单元的供电，保证tws蓝牙耳机正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型提出的低功耗电路一种实施例的框图；

图2为图1提出的低功耗电路实施例的一种电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

为了降低tws蓝牙耳机在入盒时的功耗，会在tws蓝牙耳机入盒时仅保留充电管理单元和入盒检测单元，关闭对蓝牙主控单元的供电，而在tws蓝牙耳机出盒时再恢复对蓝牙主控单元的供电。

如图1所示，本实施例涉及一种低功耗电路，包括充电管理单元1、蓝牙主控单元2、第一开关控制电路3、第二开关控制电路4和入盒检测单元5。充电管理单元1为tws蓝牙耳机的电池6的充放电管理单元，其接收电池7的电池电压并处理电池电压通过第一供电端以信号vsys为蓝牙主控单元2供电，同时在tws蓝牙耳机入盒时通过第二供电端以信号v_bat对电池6充电。入盒检测单元5用于检测tws蓝牙耳机是否放入充电盒中，并输出v_hall信号至第二开关控制电路4，并通过第一开关控制电路3和第二开关控制电路4实现对蓝牙主控单元2的电源的控制；蓝牙主控单元2为tws蓝牙耳机的主控芯片，用于信号处理和音频传输。本实施例充电管理单元1采用信号为mp2661的芯片，蓝牙主控单元2采用型号为bes2300z的芯片。

在tws蓝牙耳机入盒前，充电管理单元1处理电池电压为蓝牙主控单元2供电，以使蓝牙主控单元2正常工作，此时，入盒检测单元5保持输出出盒信号v_hall，第二开关控制电路4保持在第一状态，并控制第一开关控制电路3保持在导通状态。

在入盒检测单元5检测到tws蓝牙耳机入盒时，入盒检测单元5反馈入盒信号v_hall，第二开关控制电路4从第一状态切换至第二状态，且控制第一开关控制电路3断开，此时不能再向蓝牙主控单元2供电，而保留通过充电管理单元1为电池20充电的同时也向入盒检测单元5供电，这样，降低了耳机充电时的功耗，缩短tws耳机充电时间，提升用户使用体体验。当然，可以容易理解的是，上述方式也包括断开除充电管理单元1和入盒检测单元5的供电之外的其他例如各种传感器的供电。

在出盒时，入盒检测单元5检测到tws蓝牙耳机出盒时，入盒检测单元5反馈出盒信号v_hall，第二开关控制电路4切换至第一状态，并控制第一开关控制电路3切换至导通状态，此时蓝牙主控单元2会被供电。

在完全出盒时的本电路中各单元状态与如前所述的入盒前的状态相同，在此不做赘述。

参见图2，其示出了本实用新型提出的低功耗电路的一种具体实施例。

具体地，本实施例入盒检测单元5包括至少一个霍尔传感器（未示出）和对应的至少一个磁铁（未示出）。在本实施例中，霍尔传感器设置在tws蓝牙耳机的耳机本体内，磁铁对应设置在tws蓝牙耳机匹配的充电盒内。磁铁的数量及在充电盒中的位置、以及霍尔传感器的数量及在耳机本体内的位置不做限定，只要保证在入盒时霍尔传感器能够感应到磁铁的磁通量变化达到触发阈值并反馈入盒信号，而在出盒时霍尔传感器能够使磁铁的磁通量变化低于触发阈值并反馈出盒信号即可。

本实施例中第一开关控制电路3包括第一开关控制元件和上拉电阻r1，第二开关控制电路4包括第二开关控制元件，第一开关控制元件为低电平导通的开关元件，例如为pnp三极管或pmos管，第二开关控制元件为高电平导通的开关元件，例如为npn三极管或nmos管。本实施第一开关控制元件为pmos管q1，且本实施例第二开关控制元件为nmos管q2。q1管的源极连接在充电管理单元1的输出信号vsys的第一供电端和上拉电阻r1的一端之间，q1管的漏极与蓝牙主控单元2的供电端相连，q1管的栅极连接在q2管的漏极和上拉电阻r1的另一端之间，q2管的源极接地，q2管的栅极与霍尔传感器的输出端相连。

如图2所示，在霍尔传感器的输出端和q2管的栅极之间还连接有限流电阻r2，限流电阻r2的一端与霍尔传感器输出信号v_hall的输出端相连，限流电阻r2的另一端连接q2管的栅极。

根据如上描述的低功耗电路的具体实施例，如下具体描述该低功耗电路的工作过程。

（1）tws蓝牙耳机入盒前的稳态时：由于耳机未入盒，霍尔传感器没有感应到磁铁的磁场变化，此时霍尔传感器输出的v_hall信号为高电平，稳定状态下，q2管的栅极电平v_m2保持为高电平，q2管导通，并将q1管的栅极拉低至低电平，使q1管导通，这时充电管理单元1能够处理电池电压并通过第一供电端为蓝牙主控单元2供电，蓝牙主控单元2及后续电路正常工作。

（2）在tws蓝牙耳机准备入盒时：霍尔传感器逐渐靠近磁铁并感应到磁铁的磁通量变化，当磁通量变化达到触发阈值时，霍尔传感器被触发并反馈表示耳机入盒的低电平信号v_hall；q2管的栅极电平低至q2管的关断电压，q2管截止，q1管的栅极电平被上拉电阻r1上拉至vsys，q1管截止，充电管理单元1不能为蓝牙主控单元2及后续电路供电，此时，耳机系统功耗降低至最小值，只有霍尔传感器处于工作状态。且在入盒到位后，充电盒通过充电管理单元1对电池7进行充电管理，实现充电功能。

本实施例中，霍尔传感器选择的型号为wh2053d，其在环境温度为25℃、工作电压为3.3v时，平均工作电路仅为5.6μa，静态功耗低，因此并不对耳机充电时的功耗产生较大影响。

在完成充电或者根据用户意愿，可以随时将tws蓝牙耳机从充电盒中取出。

（3）出盒前的稳态：此种状态下的电路状态与（2）中一样，即q1管和q2管均截止，不对蓝牙主控单元2及后续电路供电，仅保留霍尔传感器和充电源管理单元1处于工作状态。

（4）出盒时：在取出tws蓝牙耳机时，霍尔传感器逐渐远离磁铁，当霍尔传感器检测到磁通量低于触发阈值时输出高电平信号v_hall，q2管的栅极电压逐渐被拉高，当到达q2管开启电压时，q2管导通，且v_1g电压被拉低至低电平，q1管导通，vsys开始为蓝牙主控单元2供电，tws蓝牙耳机进入正常工作。

（5）出盒完成：此种状态下的电路状态与（1）中一样，即q1管和q2管均导通，对蓝牙主控单元2及后续电路供电。

为了对入盒检测单元5输出的信号进行滤波，在入盒检测单元5的输出端和q2管的栅极之间连接有第一滤波电路，具体地，第一滤波电路连接在限流电阻r2的另一端和q2管的栅极之间，该第一滤波电路可以为电阻和第一电容并联形成的rc电路。为了对q1管输出的电压进行滤波，在q1管的漏极和蓝牙主控单元2的供电端之间连接有第二滤波电路，该第二滤波电路可以为第二电容，该第二电容的一端连接在q1管的漏极和蓝牙主控单元2的供电端之间，另一端接地。且为了对充电管理单元1的第二供电端输出的电压滤波，在充电管理单元1的第二供电端和q1管的源极之间连接诶有第三滤波电路，该第三滤波电路可以为第三电容，其一端连接在第二供电端和a1管的源极之间，另一端接地。

本实施例中的低功耗电路，在耳机入盒充电时，能够将蓝牙主控单元2及后续电路进行断电，仅保留充电管理单元1和霍尔传感器，降低充电时功耗，并在出盒时上电重启后恢复耳机的正常供电工作。

实施例二

本实用新型还涉及一种tws蓝牙耳机，其包括低功耗电路，用于在tws蓝牙耳机入盒充电时降低功耗，缩短充电时间，而在出盒时能够保证tws蓝牙耳机的正常供电。本实施例中的低功耗电路的结构及工作原理参见实施例一中的结合图1和图2对低功耗电路的结构及工作原理的描述，在本实施例中不做赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。