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)語音點(diǎn)歌、網(wǎng)上購物、咨詢百科、查詢天氣等，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，推出了智能音響的電路設(shè)計方案。在電源部分，電路保護(hù)做的可謂是“誠意滿滿”：在實(shí)現(xiàn)功能的同時，也讓其穩(wěn)定性經(jīng)受住了考驗。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、無線通信電路、傳感器電路、顯示驅(qū)動電路、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，東芝針對智能音響的用電模塊進(jìn)行了分析，由于各個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題，所以，東芝在這方面針對智能音響的無線通信電路、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共九個系列。這九個系列從電流最大輸出能力來說最大支持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的類型、高PSRR低噪聲及低電流消耗的類型、低電流消耗的類型，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，最大通過電流為1 A，正向壓降僅為0.5 V。如果需要更小封裝時可以選擇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MOSFET，可以使用東芝的SSM系列的小信號MOSFET其型號分別為SSM3K341R、SSM6K514NU與SSM3K15ACT，其均為N溝道MOSFET，VDSS分別為60／40與30 V，主要最大通過電流分別為6 A、12 A和0.1 A。

圖4 小信號MOSFET參數(shù)

在傳感器部分，其傳感器主要是針對智能音響周圍環(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)字信號的一種元件，很多時候傳感器采集到的信號是不能直接給CPU進(jìn)行處理的，是需要通過運(yùn)放或者集成電路先做個數(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)算放大器來實(shí)現(xiàn)，這里推薦的型號為TC75S67TU。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后級加入了電子保險絲（eFuse IC），如果需要針對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)計研發(fā)深耕多年的科技型企業(yè)，東芝半導(dǎo)體通過對市場敏銳的洞察能力和不斷地產(chǎn)品迭代創(chuàng)新的科技力量，相信未來東芝推薦的方案和產(chǎn)品選型會極具參考價值。