電子發(fā)燒友網報道(文/莫婷婷)根據Counterpoint數據顯示,2017年全球TWS耳機的出貨量僅有918萬副,到了2018年,全球出貨量達到4600萬部。2020年全球TWS耳機出貨量為2.33億副,同比增長85%;2021年TWS耳機的出貨量超過3億副,同比增長33%。在TWS耳機高速發(fā)展的這幾年,出現(xiàn)了不少產業(yè)鏈玩家,并且依靠TWS耳機巨大的市場異軍突起。
對于今年的TWS耳機市場,Strategy Analytics預測,全球TWS耳機出貨量將同比增長38%。不過我們也看到了整個消費電子市場需求正在放緩,但對于TWS耳機而言,不少業(yè)內人士認為還未達到頂峰,未來市場規(guī)模將繼續(xù)擴大,只是增長速度不如前兩年。
從TWS耳機的產業(yè)鏈來看,除了需要用到主控芯片、傳感器、電源芯片,還有一類元器件是不能缺少的,那就是電感。電感器作為無處不在的電路元件,被認為電子產品線路板中三大被動電子基礎元件之一。按功能不同,可以將電感分為射頻電感、功率電感;按工藝不同,可分為繞線電感、疊層電感、薄膜電感;按材料不同可分為磁性電感、非磁性電感。
在TWS耳機的充電倉部分,快充芯片、升壓芯片都需要用到功率電感,與開關型DC/DC電源芯片搭配,用以提高待機效率。在耳機部分,需要給射頻供放、SoC核、音頻功放/存儲器供電都需要用到功率電感。另外,由于不同的主控平臺構架不同,因此一個TWS耳機中需要用到的電感數量、性能、尺寸都有所不同,一般而言至少需要3-9顆甚至更多的功率電感,要求是低DCR、低ACR,并且會關注電感量、DCR、Q值等。
電子發(fā)燒友網統(tǒng)計了部分電感廠商,通過電感玩家的布局,可以窺探在TWS耳機續(xù)航能力,降噪等各方面性能不斷提升的同時,電感迎來了哪些技術升級。
順絡:主打小尺寸,推出一體成型功率電感
順絡是國際領先的電感行業(yè)龍頭企業(yè)。今年上半年,順絡公司實現(xiàn)營業(yè)收入21.36億元,同比下降7.58%,凈利潤2.94億元,同比下降28.55%。盡管上半年收到消費電子需求影響,業(yè)績有所下滑,但其依舊保持在電子元器件領域的研發(fā)投入,不斷推出新品。
目前,順絡的產品已經運用于消費類電子、汽車電子、新能源以及工業(yè)電子等領域。在消費電子領域,順絡的多款產品可應用于TWS耳機中。由于TWS耳機相對于智能手機、智能手表等消費電子的小型化、集成化更加明顯,在有限的空間中,品牌廠商不僅要考慮成本還要考慮元器件的性能。
上述發(fā)展趨勢,讓電感廠商不斷突破電感的尺寸。此前,順絡曾發(fā)布小尺寸一體成型功率電感MWTC系列,該系列屬于模壓片式功率電感,主打小尺寸(目前量產產品尺寸包括2520,2016,2012,1412,最小尺寸為1412065),低損耗,采用閉合磁路設計。
對于藍牙芯片、電源芯片等不同的芯片,順絡針對性推出不同的方案。例如藍牙芯片推出了繞線鐵氧體電感、疊層片式電感,順絡表示,“在無線耳機的電源電路中,一方面要求電感具有較小的尺寸和中等大小(數百mA)的額定電流,同時要求電感具有低的損耗,以實現(xiàn)高轉換效率和強的續(xù)航能力。”為此,順絡推出繞線鐵氧體電感 MWSD-FE系列,該產品具有低的直流電阻和交流電阻,目飽和電流可滿足應用要求。
對于電源管理芯片,順絡推出繞線片式功率電感。“在無線耳機充電的電源電路中,對電感的尺寸要求比耳機中的要求低些,但需實現(xiàn)較高的轉換效率。”順絡表示,繞線功率電感SWPA/SPH/WPN系列,磁性膠水涂覆結構,飽和電流大,DCR低。其中SWPA252010S系列的電感范圍為0.47-10μH。
順絡MWTC系列(圖源:順絡)
三體微:首創(chuàng)全磁屏蔽精密繞線電感
三體微是設計、制造和銷售高性能的磁性功率元器件的廠商,產品種類包括一體成型功率電感,磁膠繞線電感,精密繞線電感,全磁屏蔽精密繞線電感,疊層電感,組裝/定制電感,以及內置于電源模塊內的功率電感等等。值得關注的是,三體微推出了全球首創(chuàng)高感一體成型電感,實現(xiàn)底噪、干擾、電流聲更小,靈敏度、可靠性、效率更高。
就在今年,三體微打造全球首款高感值1608小一體功率電感——SIRB。根據介紹,SIRB Series高感值小一體成型功率電感,支持最高15uh的感值,相較于此前全球1608尺寸小一體功率電感4.7uh的最高感值,還提升了3倍以上。包括全磁屏蔽和半磁屏蔽不同的型號。
在TWS耳機的應用中,針對充電倉和耳機兩部分,三體微都有不同的電感系列可以覆蓋。三體微表示,充電倉中推薦使用SCCB系列和SWFI系列等,在耳機中推薦使用SDHL系列,SZFC系列等。另外,三體微還推出了具有高效率、磁屏蔽等特點的電感新品。
電子發(fā)燒友網關注到,在不少TWS耳機的拆解中,都能發(fā)現(xiàn)三體微的產品。例如Redmi Buds 4、LOOP-T6智能耳機中搭載了三顆三體微SDHC 1608系列,這是一款磁屏蔽精密繞線電感,具有更高的磁導率。
TWS充電倉在使用傳統(tǒng)功率電感時會出現(xiàn)嘯叫聲、磁場干擾等問題,對此三體微推出了SDHL系列,這是一款全磁屏蔽精密繞線電感,采用全磁屏蔽結構,并且對銅線進行包裹,可以有效解決電感嘯叫,和優(yōu)化耳機底噪的問題。例如QCY T18 MeloBuds采用了兩顆三體微電子SDHL,其電感值為4.7μH,直流電阻為700±10%mΩ,飽和電流為450mA,溫升電流為400mA,可以給藍牙芯片內部電路供電,提高耳機整機工作性能。
麥捷科技:持續(xù)突破低內阻、低損耗、低功耗性能
麥捷科技的一體成型功率電感、繞線功率電感、疊層片式電感等多款電感器件合格率處于國內領先水平。與順絡相比較,麥捷科技更關注汽車電子、5G產業(yè)電感器件應用,但是在消費電子領域,同樣有多款產品應用在TWS耳機中,包括MTF系列、MPSM系列、MGFL系列、MPIT系列。
由于TWS耳機更加注重音質效果,不斷改進提升產品工藝,降低終端產品的功耗和底噪,其MTF0603S系列在解決磁場干擾的蜂鳴聲有著顯著的優(yōu)勢。
麥捷科技副總裁張照前曾提到,絡達、恒玄、高通、瑞昱方案音頻板(耳機板)會使用3到6顆精密繞線電感,例如MTF系列,或者小尺寸功率電感MPSM系列。杰理、中科藍訊等低端方案會使用2-4顆疊層功率電感,例如MGFL系列。如果是應用在充電倉上,至少也要使用1到2顆功率電感,例如MPIT系列,該系列的尺寸范圍2520~4018。
為了提高TWS耳機的長續(xù)航問題,麥捷科技深耕材料的開發(fā),圍繞小型化、低內阻、低損耗等方向展開專題研發(fā),并已與相關客戶配合開發(fā)相關產品。
小結:
TWS耳機朝著高性能發(fā)展的同時,電感廠商奔跑在同樣的賽道上。從上述廠商的產品中,可以發(fā)現(xiàn),TWS耳機的不同主控平臺架構對電感也有著不同的性能需求。總體而言,電感正朝著小尺寸、大電流、輕型化、低功耗等性能突破。其中低功耗要求降低功耗,降低電感損耗,提高Q值。而小型化意味著需要用到各種先進的封裝技術,如3D封裝來減小體積。
由于可穿戴設備的工作頻率會達到1MHz以上,且更低磁損和阻抗,這即需要電感飽和磁通密度高,也要損耗低,才能提高磁性元件的功率,降低能耗,進一步提升穿戴設備續(xù)航性能。麥捷科技副總裁張照前認為,輕薄短小為磁性元件發(fā)展方向,掌握工藝技術及設備精度,并朝向制程整合及縮短,擴大產出提高良品率,才能跟進市場不被淘汰。
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