蓝牙音箱供电电路设计解析

前言最近小伙伴反馈没理我们开源蓝牙音箱方案的供电电路。开源地址https://oshwhub.com/sunsilicon/s-be5607e蓝牙系统级芯片SOC的电源设计至关重要直接影响蓝牙设备的性能、稳定性、续航能力以及成本。在设计时需从多个方面综合考虑确保电源系统能够稳定、高效地为蓝牙 SOC 供电。S-BE5607E电源供电概述电源供电管理单元PMU特性参数如下S-BE5607E电源供电引脚为15脚(VBAT) 电压范围: 2.4~5V, 注意是最高是5V, 不能超过5V, 有不伙伴表示在USB-5V供电系统中不理解为什么要加D2。一般手机充电器或标称5V电源适配器输出电压范围为.75~5.25空载或轻载时电压都会超过5V。15脚(VBAT)电压超过V会烧坏芯片。D2还有稳定S-BE5607E IC电压的作用外部电压波动时D2可以反向阻止C9电容电压被拉低与C8, R8组成PI型滤波电路从而达到稳定蓝牙IC供电电压的目的。未看规格书或注释大家可能认为13脚(VUSB)为S-BE5607E的电源供电脚在电池供电的蓝牙耳机或蓝牙音箱电路中13脚(VUSB)可作为内置充电最大充电电流350mA不超过5.5V输入电压由于充电电流较小一般应用于小容量电池供电的蓝牙耳机或蓝牙音箱中, R8改为欧或用保险丝去掉D2。大容量电池供电的蓝牙耳机或蓝牙音箱请使用外置供电。13脚(VUSB)还可做GPIO输出输入但没有上下拉功能。甚至可以用做UART的TX引脚或HSRTX高速串口的RX和TX引脚。13脚(VUSB)做GPIO或UART使用时省去C13。14脚(VDDIO)为内部LDO输出引脚给外设供电用如LEDSD卡、TF卡MIC红外接收头等外设。关于MIC电路设计请参阅【蓝牙开发笔记】蓝牙音箱 蓝牙耳机麦克风MIC电路设计浅析)14脚(VDDIO)电压范围2.8~3.8V, 可编程设置电压值我们的标准程序设置电压为3.1V。经常有小伙伴问不用LEDSD卡、TF卡MIC红外接收头等外设时可以省去C12吗答不能因为IC内部的外设如果DAC、ADC、内部Flash, RF射频电路等都用内部LDO供电需要电源退耦。不然有奇怪的事情发生比如有杂声烧录不了等。很多奇怪的电路现象大部分情况由于IC电源供电电路未设计好导致。关于电源退耦电源退耦也称去耦在蓝牙 SOC 电源设计中对保障蓝牙 SOC 稳定运行、提升整体性能意义重大。它能去除电源中的干扰信号减少电源噪声对蓝牙 SOC 的影响。下面详细介绍其作用及实现方法电源去耦的作用抑制电源噪声传播蓝牙 SOC 工作时电源线上会产生各种噪声这些噪声可能源于外部电源波动、芯片内部电路切换等。电源去耦能有效阻止这些噪声在电源网络中传播避免其对蓝牙 SOC 的正常工作产生干扰。在蓝牙设备中射频电路工作时会产生高频噪声若不进行去耦这些噪声会通过电源线传播到数字电路部分影响数字信号的处理导致蓝牙数据传输错误或不稳定。稳定电源电压蓝牙 SOC 在不同工作模式下电流需求变化较大这会使电源电压出现波动。电源去耦通过提供一个稳定的电源电压确保蓝牙 SOC 在各种工作条件下都能正常运行。在蓝牙 SOC 从待机模式切换到数据传输模式时电流瞬间增大去耦电容能够及时补充电荷维持电源电压稳定防止因电压波动导致芯片工作异常。提高系统抗干扰能力通过去除电源中的噪声电源去耦增强了蓝牙 SOC 系统的抗干扰能力减少了外界干扰对蓝牙通信的影响提升了蓝牙设备的可靠性和稳定性。在复杂的电磁环境中去耦良好的蓝牙 SOC 能够更好地抵抗外界电磁干扰保持稳定的通信状态。电源去耦的实现方法电容退耦这是最常用的电源去耦方法。在蓝牙 SOC 的电源引脚附近通常会放置多个不同容值的电容。陶瓷电容因其低等效串联电阻ESR和高频特性好常用于滤除高频噪声一般取值在 0.1μF - 10μF 之间电解电容的容量较大可用于滤除低频噪声和提供瞬间大电流常见容值在 1μF - 100μF。在实际设计中会在蓝牙 SOC 的电源引脚旁并联一个 0.1μF 的陶瓷电容和一个 10μF 的电解电容分别对高频和低频噪声进行有效滤除。电感退耦电感具有抑制高频电流的特性在电源路径中串联电感可以阻止高频噪声通过。在蓝牙 SOC 的电源输入线上串联一个小电感能有效阻挡来自外部电源的高频干扰信号进入芯片。电感与电容组成的 LC 滤波电路能进一步提高去耦效果在一些对电源噪声要求较高的蓝牙 SOC 设计中常采用 LC 滤波电路进行电源去耦。多层 PCB 设计合理的多层印刷电路板PCB设计也能实现电源去耦。在多层 PCB 中专门设置电源层和地层并使它们紧密相邻利用层间电容实现去耦。增加电源层和地层的铜箔厚度减小电源和地之间的电阻和电感降低电源噪声。同时在 PCB 布线时要确保电源路径短而宽减少线路阻抗提高去耦效果。将蓝牙 SOC 的电源引脚尽量靠近电源层和地层缩短电源路径减少噪声产生。电源平面分割对于同时存在多种电源电压的蓝牙 SOC 系统采用电源平面分割技术可以避免不同电源之间的相互干扰。将不同电压的电源平面分开并在分割处使用电容进行去耦防止不同电源之间的噪声耦合。在一个同时有 1.8V 和 3.3V 电源的蓝牙 SOC 设计中通过将 1.8V 和 3.3V 电源平面分割并在分割处放置多个去耦电容有效减少了两种电源之间的干扰。S-BE5607E电源供电使用的是电容退耦选择高品质的1uF MLCC 电容。Layout注意事项退耦电容尽量靠近主控回路尽量短回路面积尽量小充电回路注意加粗布线保证大电流通过不发热。嵌入式加油站传播分享电子信息资讯电子技术知识嵌入式开发教程电子方案开发分享。公众号谢谢观看需要资料可在评论区留言。或查看原文获取下载。原创不易请用您发财手帮忙小编点赞、爱心给小篇加鸡腿。欢迎关注更加精彩及时送达再次感谢您的阅读笔者能力有限有错在所难免请批评指正