微源半导体LP7811+LP4081的无线麦克风一拖一充电方案解析

针对目前火热的无线领夹麦克风应用，微源半导体推出了LP7811+LP4081的充电方案。该方案可以同时为一个发射器和一个接收器同时进行充电，采用了微源独有的HERO CHARGE专利技术，能够大幅提高充电仓的续航时间，另外该方案外围电路简单，安全性好，配置丰富，是一款极具性价比的无线麦克风一拖一充电方案。
下面是用于无线麦克风的LP7811+ LP4081*2的应用原理图，其中一路LP4081电路用在无线麦克风的发射器TX中，作为LP7811 VOL输出支路的用电设备，而另外一路LP4081电路用在无线麦克风的接收器RX中，作为LP7811 VOR输出支路的用电设备。

图1. LP7811及USB输入 LP7811为无线麦克风充电仓内的充电芯片，可通过BAT引脚对充电仓内电池进行充电，充电电流最大可达1.7A。LP7811寄存器配置丰富，可根据不同的电池条件，个性化选择不同的充电策略，既保证了充电的安全性，又优化了充电速度。

图2. 充电仓MCU 充电仓的MCU主要功能是通过配置LP7811的寄存器，设置LP7811的充电和放电电流，HALL判断开关盖，按键，LED灯显，温度保护，以及与LP4081电路的双向通讯等。

图3. 发射器TX的USB输入和充电仓输入,
图4. LP4081和MCU控制 图3和图4为无线麦克风发射器TX端的充电电路。图3中Q1，Q2，R15，R16，R18和R19组成Oring电路，当发射器TX在充电仓内充电时，Q2导通，Q1截止，LP4081的输入由充电仓的输出VOL提供；而当发射器TX在充电仓外通过USB充电时，Q1导通，Q2截止，LP4081的输入电压由USB提供。LP5309B3F为微源的过压过流保护芯片，可防止在USB插入时瞬时的电压尖峰对后面电路造成的损坏。Q3，Q4，R17和R20是用来与充电仓之间实现one-wire的双向通讯。 图4为LP4081以及控制MCU(U5)的电路。LP4081自带路径管理功能，与LP7811配合可实现最大300mA的充电电流，寄存器配置丰富，可个性化定制充电方案。LP4081的PWRON和RESET引脚可对TX的主控蓝牙芯片进行开机和复位，ICHG引脚则可对充电电流进行采样，实现电量计功能。LP3993为微源的LDO芯片，对MCU(U5)进行供电，而MCU的主要功能为配置LP4081寄存器，双向通讯，LED灯显，温度保护等。 无线麦克风的接收端RX部分的充电电路与TX端相同，这里不再赘述。 综上所述，LP7811+LP4081的充电方案具有以下功能>
30V输入耐压，开关型充电,高达1.7A 充电仓充电电流，涓流/恒流/截止电流和充电电压均可配置,支持最高300mA的负载充电电流,负载端充放电过程电流采样输出,支持高速双向通讯,One-wire协议，灵活调整开机以及复位时间,除以上特点外，LP7811+LP4081的最大的优势则在于采用了微源独有的HERO CHARGE专利技术，使得充电仓在给负载进行充电时，充电仓的输出电压能够自动跟随负载的电池电压，从而大幅提高充电仓的续航时间，相较于传统的线性充电电路，能提高充电仓至少20%的续航时间。

图5和图6是传统的线性充电方案与微源LP7811+LP4081的HERO CHARGE 充电方案的对比示意图，可以看出，二者最大的差别是在恒流充电的CC阶段，线性充电的方案，充电仓的输出电压一直保持在5V，而负载的电池电压大部分处于3V~4V之间，因此有20%~40%的能量损失。而LP7811+LP4081的方案，在CC阶段，充电仓的输出电压一直紧紧跟随负载的电池电压，仅仅只有几十mV的压差，因此保持了90%以上充电的高效率。即使在恒压充电的CV阶段，LP7811+LP4081的方案相比传统线性充电方案也有更低的电压压差，因此也具有更高的充电效率。 与其他充电芯片相比，LP7811既可以实现恒压输出，也可以实现恒流输出，而LP4081端则表现为一个理想二极管，可实现极低的导通压降（通常为几十mV）。当LP4081的充电电流设定大于LP7811的输出电流时，LP7811会工作在恒流模式，此时，由于理想二极管的极低导通压降，使得充电仓的输出电压紧紧跟随LP4081的电池电压，这就是HERO CHARGE的基本原理。而且，该方案是通过芯片内部的硬件电路实现，不需要额外的软件支持，因此复杂程度大幅降低，稳定性更好，成本也更低。

图7. LP7811+LP4081 HERO CHARGE LP7811+LP4081能满足无线麦克风一拖一的充电需求，外围电路简单，配置丰富，更采用了HERO CHARGE 技术提高了充电仓的至少20% 的续航时间，是一款性能优异，极具性价比的充电方案。
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