智能音響內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)詳解

什么是智能音響

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的升級(jí)與發(fā)展，讓很多物體都有了“感知”和“生命”。例如智能音響，能在一天的勞累工作之后讓雙手得到釋放。不僅如此，它還可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音點(diǎn)歌、網(wǎng)上購(gòu)物、咨詢(xún)百科、查詢(xún)天氣等，讓使用者可以快速地了解想要知道的信息，也享受到了科技改變生活的便利。

東芝看到了智能音響的美好前景，為了響應(yīng)市場(chǎng)，推出了智能音響的電路設(shè)計(jì)方案。在電源部分，電路保護(hù)做的可謂是“誠(chéng)意滿(mǎn)滿(mǎn)”：在實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)，也讓其穩(wěn)定性經(jīng)受住了考驗(yàn)。那么智能音響的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是什么樣的呢？

智能音響的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)大致分為電源轉(zhuǎn)換電路、無(wú)線通信電路、傳感器電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、圖像處理電路與接口保護(hù)電路等等。

圖1 智能音箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成

在電源轉(zhuǎn)換電路中，東芝針對(duì)智能音響的用電模塊進(jìn)行了分析，由于各個(gè)模塊在電源需求方面是不同的，使用的電壓和電流的規(guī)格也是多種多樣，而且智能音響還要考慮體積大小等問(wèn)題，所以，東芝在這方面針對(duì)智能音響的無(wú)線通信電路、傳感器電路與攝像頭等方面應(yīng)用的電源轉(zhuǎn)換電路方案推薦使用東芝自研的小型貼片式LDO穩(wěn)壓器，該LDO穩(wěn)壓器擁有TCR15AG、TCR13AG、TCR8BM、TCR5BM 、TCR5RG、TCR3RM、TCR3U、TCR2L與TAR5共九個(gè)系列。這九個(gè)系列從電流最大輸出能力來(lái)說(shuō)最大支持1.5 A的電流輸出，可以支持絕大多數(shù)的外設(shè)用電需求。在特性方面包含支持低壓差電壓及高PSRR的類(lèi)型、高PSRR低噪聲及低電流消耗的類(lèi)型、低電流消耗的類(lèi)型，以及15 V輸入電壓的雙極型LDO，因此可以支持多種多樣的電源需求，還可以幫助快速推進(jìn)產(chǎn)品小型化的進(jìn)程。

圖2 智能音箱的LDO穩(wěn)壓器系列圖源

在智能音響之中涉及到的電源整流方面的肖特基二極管，建議使用東芝自研的CUS10F30或者CTS05F40。CUS10F30的封裝為SOD-323，該封裝十分小巧，可以讓電路板的體積大幅度縮小，其反向峰值電壓為30 V，最大通過(guò)電流為1 A，正向壓降僅為0.5 V。如果需要更小封裝時(shí)可以選擇CTS05F40，其封裝為SOD-882，其反向峰值電壓為40 V，最大通過(guò)電流為0.5 A，正向壓降為0.81 V。

圖3 智能音箱的肖特基二極管方面的應(yīng)用

在智能音響之中涉及到的小信號(hào)MOSFET，可以使用東芝的SSM系列的小信號(hào)MOSFET其型號(hào)分別為SSM3K341R、SSM6K514NU與SSM3K15ACT，其均為N溝道MOSFET，VDSS分別為60／40與30 V，主要最大通過(guò)電流分別為6 A、12 A和0.1 A。

圖4 小信號(hào)MOSFET參數(shù)

在傳感器部分，其傳感器主要是針對(duì)智能音響周?chē)h(huán)境的數(shù)據(jù)采集。傳感器就是將環(huán)境狀態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的一種元件，很多時(shí)候傳感器采集到的信號(hào)是不能直接給CPU進(jìn)行處理的，是需要通過(guò)運(yùn)放或者集成電路先做個(gè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，方便后續(xù)CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在針對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理這里東芝推薦的方案是采用低噪聲運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里推薦的型號(hào)為T(mén)C75S67TU。該芯片采用SOT-353F封裝，具有2.0×2.1×0.7的小體積尺寸。其具體參數(shù)如下圖所示。

圖5 低噪聲運(yùn)算放大器參數(shù)

在電源保護(hù)方面，東芝也是推薦了極為成熟的方案，在電源輸入端和在與外部接口部分都加入了TVS進(jìn)行電路保護(hù)，在TVS后級(jí)加入了電子保險(xiǎn)絲（eFuse IC），如果需要針對(duì)電源切換或者電源控制方面，亦可以采用東芝提供的MOS切換電路方案，以增加電路的可靠性，將電路損壞風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

圖6 電源保護(hù)電路示例

圖7 TVS二極管的選型參考

作為一家在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)研發(fā)深耕多年的科技型企業(yè)，東芝半導(dǎo)體通過(guò)對(duì)市場(chǎng)敏銳的洞察能力和不斷地產(chǎn)品迭代創(chuàng)新的科技力量，相信未來(lái)東芝推薦的方案和產(chǎn)品選型會(huì)極具參考價(jià)值。