根據IDC發(fā)布的最新數據，2020年全球可穿戴設備的出貨量預計可達到3.96億臺，與2019年相比增長(cháng)14.5％。如果從可穿戴細分市場(chǎng)來(lái)看，可聽(tīng)式穿戴設備（Hearables）占到了總出貨量的近六成，表現十分搶眼。
圖1：全球看穿戴市場(chǎng)出貨量分析（資料來(lái)源：IDC）
可聽(tīng)式穿戴設備之所以能夠達到如此大的規模，背后的一個(gè)最重要的推手就是TWS真無(wú)線(xiàn)耳機的崛起。自從2016年蘋(píng)果推出AirPods以來(lái)，在很短的時(shí)間內就取得了巨大的市場(chǎng)成功——如今在每天上下班通勤途中，總是能夠看到擦肩而過(guò)行人耳邊露出的白色“小蝌蚪”，AirPods的市場(chǎng)滲透率由此可見(jiàn)一斑。
這也引發(fā)了其他友商的入局和跟進(jìn)，最終成就了TWS市場(chǎng)整體的繁榮。根據IDC早前的市場(chǎng)分析，TWS耳機在過(guò)去幾年中一直保持著(zhù)100%的增長(cháng)率，2019年的出貨量達到了1.2億臺，而2020年底有望突破2億臺。
圖2：全球TWS耳機市場(chǎng)走勢及各廠(chǎng)商市場(chǎng)占有率（資料來(lái)源：IDC）
不過(guò)從分析數據中我們能夠很明顯看到，盡管受到“群狼”的圍攻，蘋(píng)果仍以超過(guò)40%的市占率穩坐TWS市場(chǎng)的頭把交椅。這與其先入為主的市場(chǎng)策略有關(guān)，但另一方面，從綜合的產(chǎn)品性能來(lái)看，能夠與AirPods掰手腕的TWS產(chǎn)品確屬鳳毛菱角。很多廠(chǎng)商，包括一些以前在藍牙耳機領(lǐng)域頗有建樹(shù)的品牌，在第一代TWS產(chǎn)品上都踩過(guò)坑，可見(jiàn)TWS的技術(shù)門(mén)檻還是不容小覷的。有AirPods這樣的行業(yè)標桿在前，后來(lái)者的壓力自然不小。
從最終用戶(hù)的角度來(lái)看，消費者的胃口也被越吊越高，對TWS產(chǎn)品的要求也原來(lái)也多——TWS的音質(zhì)不能太“白開(kāi)水”；延時(shí)也要盡可能短，不能耽誤“吃雞”；降噪方面不管是被動(dòng)式還是主動(dòng)式，總之要有所作為……當然，還有一個(gè)最為關(guān)鍵的指標，那就是TWS的續航要盡可能長(cháng)，越長(cháng)越好！
說(shuō)實(shí)話(huà)，在一個(gè)僅幾克重的耳機里，要擠下主控藍牙芯片、音頻解碼器、揚聲器、麥克風(fēng)，以及存儲器、傳感器等元器件，難度已然不小，想要安放一個(gè)容量大一些的電池就更難了，這也使得TWS耳機在續航表現方面通常敵不過(guò)傳統的藍牙耳機。不過(guò)為此，AirPods已經(jīng)給出了一個(gè)合理的解決方案，那就是利用一個(gè)耳機收納充電倉，在不使用耳機的時(shí)候隨時(shí)為其充電，每次拿出耳機時(shí)都確保其能量滿(mǎn)滿(mǎn)，也使得耳機的累計續航時(shí)間大大增加——經(jīng)由充電倉補充電能，初代的TWS的總續航能力都在10-20小時(shí)，而目前最新款的TWS都提升到了25-30小時(shí)。
與空間狹小局促的耳機相比，人們可能會(huì )認為T(mén)WS充電倉的設計會(huì )輕松不少，而實(shí)際上其中的挑戰也不簡(jiǎn)單，其中最突出的挑戰來(lái)自?xún)蓚�(gè)方面：
· 更小的體積：作為一個(gè)便攜設備，TWS的充電倉體積同樣會(huì )受到約束，而且從目前的趨勢來(lái)看，充電倉中還會(huì )不斷增添新的功能——如無(wú)線(xiàn)充電——因此其在空間利用率上也是需要錙銖必較的。
· 更高的效率：效率不高，可能會(huì )在充電過(guò)程中導致耳機發(fā)熱，進(jìn)而影響充電速度，同時(shí)也會(huì )造成更多能量的損耗，影響總的續航時(shí)間。
解決上述問(wèn)題，就需要經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)優(yōu)化的產(chǎn)品提供助力。好消息是，我們已經(jīng)能夠在市場(chǎng)上看到針對性的產(chǎn)品和解決方案。
比如在簡(jiǎn)化耳機充電電路，壓縮系統空間方面，Maxim Integrated前不見(jiàn)就提出了一種新穎的解決方案。
傳統的TWS充電過(guò)程中，需要使用3個(gè)或更多的引腳，其中兩個(gè)引腳用于充電，其他引腳用來(lái)在充電盒和耳機之間建立通信（或數據）通道，一方面跟蹤耳機電池的充電狀態(tài)以便對充電過(guò)程進(jìn)行調控，另一方面實(shí)現設備固件升級和/或用于工廠(chǎng)調試，在一些方案中還使用專(zhuān)用的(pogo)引腳檢測耳機是否被放入充電盒。但更多的引腳，也就意味著(zhù)電路布線(xiàn)的復雜性會(huì )增加，而且會(huì )在可靠性上引入額外的風(fēng)險。
圖3：典型的充電倉為耳機充電電路，需要使用至少3個(gè)引腳（圖源：Maxim）
對此，Maxim Integrated提出了一種“電力線(xiàn)通信”解決方案——MAX20340直流電力線(xiàn)通信管理IC，它將數據和電源傳輸組合到單個(gè)通道，將數據信號疊加到電源上，這樣一來(lái)僅使用2個(gè)引腳就可以同時(shí)實(shí)現電力傳輸（最大充電電流為1.2A）和雙向通信（速率高達166.7kbp），整個(gè)充電系統也相應地得以簡(jiǎn)化。
圖4：MAX20340僅需要兩個(gè)引腳即可實(shí)現耳機和充電盒之間的數據和電源傳輸（圖源：Maxim）
在提升充電倉為耳機充電的效率方面，Maxim Integrated同樣也提出了一個(gè)獨特的解決方案。
典型的充電方案中，充電倉中的鋰離子電池會(huì )以5V的電壓向TWS耳機充電，即使耳機電池電壓隨著(zhù)充電過(guò)程逐漸升高，充電倉輸出的電壓——也就是耳機線(xiàn)性充電器的輸入電壓——始終會(huì )保持在5V，而這樣的高電壓會(huì )導致更多的功率以熱量耗散掉，影響整體的效率。
Maxim Integraetd在新推出的MAX20343升/降壓轉換器中，采用動(dòng)態(tài)電壓調節(DVS)技術(shù)解決了這一問(wèn)題——在充電過(guò)程中，由升壓轉換器提供的充電倉輸出的電壓（耳機線(xiàn)性充電器的輸入電壓）與電池電壓之間的電壓差，隨著(zhù)電池電壓升高而改變，從而減小能量損耗，提高效率。
圖5：MAX20343升/降壓轉換器采用DVS)的技術(shù)提升充電效率（圖源：Maxim）
上述的MAX20340與MAX20343配合使用，就構成了一個(gè)以小型化、高效率為特點(diǎn)的TWS充電倉解決方案：MAX20340間歇地查詢(xún)耳機電池電壓，并將該信息提供給充電倉中的微控制器；微控制器調節M(mǎn)AX20343的輸出電壓，使其與耳機電池電壓加上線(xiàn)性充電器所需的附加裕量相匹配，這樣能夠最大程度降低充電倉中電池的能源浪費，也可避免耳機充電時(shí)溫度過(guò)熱，以實(shí)現更快的充電速率。
圖6：MAX20340與MAX20343配合實(shí)現的TWS充電倉解決方案（圖源：Maxim）
與物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的其他電池供電、無(wú)線(xiàn)連接的產(chǎn)品一樣，TWS也面臨著(zhù)嚴峻的電源管理的挑戰。就像電動(dòng)汽車(chē)行使過(guò)程中需要一個(gè)個(gè)“充電樁”為其補充能量、延伸航程一樣，TWS的充電倉也成為了提升耳機續航的關(guān)鍵一環(huán)。幸運的是，創(chuàng )新的技術(shù)正在讓TWS的續航體驗不斷提升，這也會(huì )進(jìn)一步推動(dòng)整個(gè)TWS市場(chǎng)持續的發(fā)展，同時(shí)為其他更多新概念的Hearables產(chǎn)品的誕生創(chuàng )造條件。 |
