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Fábrica de circuitos de audio inteligentes Mejorar continuamente nuestra experiencia de vida a través de la inteligencia artificial de vanguardia, la tecnología de reconocimiento de voz y la alta calidad del sonido. When used in conjunction with other home automation equipment (such as video doorbells, Sistema de iluminación, thermostats and security systems), El Altavoz inteligente y la pantalla inteligente pronto se convertirán en el Centro de control de la red doméstica inteligente.
Para mantenerse al día con la creciente demand a del mercado y mantener una posición de liderazgo, los diseñadores no sólo necesitan a ñadir características y mejorar el rendimiento de los altavoces inteligentes, sino también reducir su tamaño y mejorar la capacidad de disipación de calor. Cómo lograr un mayor rendimiento de los dispositivos semiconductores en envases más pequeños es muy importante para reducir el tamaño de la placa de circuito en aplicaciones limitadas por el espacio.
La mayoría Placa de circuito Integración de componentes clave que afectan directamente a la experiencia del usuario, Por ejemplo, un sistema de audio en chip, Un controlador de interfaz táctil capacitiva con retroalimentación táctil, Motor de accionamiento LED y amplificador de audio de clase D. Other components in the smart speaker system (such as power management) will not directly affect the user experience, Pero afecta el tamaño y el costo. Fábrica de PCB Los diseñadores pueden seguir mejorando el rendimiento y reducir el tamaño de estos componentes.
El circuito de protección de la fuente de alimentación de entrada que se muestra en la figura 1 es un componente de este tipo. Aunque la protección de entrada a veces se da por sentada en muchos dispositivos, es un circuito clave en altavoces inteligentes que evita daños en todo el sistema cuando se enciende o se conecta a una fuente de alimentación poco fiable. El Altavoz inteligente es alimentado por un adaptador externo de pared AC / DC o una fuente de alimentación de conmutación interna. Este circuito puede proteger cualquier dispositivo aguas abajo de daños cuando un evento como una tensión o corriente anormalmente alta causa un fallo.
Figura 1: Diagrama de bloques de referencia para realizar funciones típicas de altavoces inteligentes
Los dispositivos efuse generalmente pueden implementar protección de sobrecorriente (OCP) y protección de Sobretensión (ovp). Cuando ocurren estas fallas, utiliza MOSFET integrado (Transistor de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico de potencia) para desconectar todos los circuitos aguas abajo. El dispositivo efuse también puede administrar la corriente de Sobretensión durante el arranque para asegurar que el voltaje del sistema aumente de manera controlada. Tps2595 y otros dispositivos están encapsulados en 2 mm * 2 mm, que pueden proporcionar hasta 18 V / 4A de protección.
Para la protección contra sobrecorriente (OCP), las implementaciones discretas comunes implican el uso de amplificadores de detección de corriente, como ina185, que miden la corriente en ambos extremos de las resistencias de derivación. La salida del ina185 se alimenta al convertidor analógico - digital (ADC) para digitalizar las mediciones, o al comparador para proporcionar una alarma instant ánea al Microcontrolador. La ruta ADC puede medir con precisión la corriente en el sistema, pero debido a la frecuencia de muestreo del ADC, aumenta el retraso en la lectura de las mediciones. El camino del comparador es aproximadamente 1000 veces más rápido que el ADC y consume menos energía, pero sólo proporciona una señal de salida digital para indicar que se ha producido una sobrecorriente en lugar del valor real de la corriente.
ADC es adecuado para sistemas que requieren mediciones precisas de la corriente, Y puede cambiar dinámicamente las restricciones de forma flexible. La precisión a escala completa del ina185 es superior a ± 0.2%. Es el amplificador de detección de corriente más pequeño de la industria en la actualidad., Tamaño sólo 1.6 mm*1.6mm, Esto es muy adecuado para sistemas de miniaturización que necesitan optimizar el diseño de la placa de circuito.
Sin embargo, en la pantalla inteligente, el voltaje del sistema es superior a 18v, por lo que se requiere una alarma de protección de sobrecorriente más rápida (OCP). Los dispositivos efuse integrados pueden no funcionar en tales sistemas, pero una combinación de amplificadores de detección de corriente y comparadores puede proporcionar la misma funcionalidad, aumentando al mismo tiempo la flexibilidad y ocupando un espacio mínimo de tablero. Un comparador de retardo nanosegundo (como tlv4041) consume sólo 2 ¼a de corriente de alimentación y puede ser alimentado por un Diodo Zener simple. El tamaño de la solución combinada de ina185 y tlv4041 es de 5 mm2 y la velocidad de respuesta es 50 veces más rápida que otros dispositivos similares.
Cuando la corriente del sistema supera un umbral definido por el usuario, el uso de un amplificador con un comparador rápido (por ejemplo, ina185) puede proporcionar una alarma de protección de sobrecorriente rápida y precisa (OCP). Dependiendo del sistema, este límite se puede establecer en varios miliamperios a varios amperios. Tlv4041 también incorpora una referencia de tensión de alta precisión (1% de precisión en todo el rango de temperatura de - 40°C a + 125°C) que proporciona una alarma precisa independientemente del nivel de corriente, todas las alarmas están dentro de 0,73 mm * y se realizan en un espacio de 0,73 mm.
La solución discreta mostrada en la figura 2 no requiere reguladores de tensión adicionales a bordo, por lo que ahorra espacio en el tablero. Es adecuado para sistemas de altavoces inteligentes de baja y alta tensión, y también se puede utilizar para diferentes modelos de altavoces con diferentes niveles de tensión de alimentación para simplificar aún más el diseño de la protección de la Potencia de entrada.
Con los componentes pasivos necesarios, la solución combinada ina185 (2,56 mm2) y tlv4041 (0533 mm2) ocupa aproximadamente 5 mm2 de espacio de tablero. El tamaño total de la solución es un 15% menor que los dispositivos integrados similares que proporcionan detección de corriente. Además, el retraso del tlv4041 es de sólo 450 ns, lo que hace que la solución combinada sea mucho más rápida que la solución que integra el comparador universal y el amplificador de detección de corriente.
