TWS 充電ケースの LiPo バッテリーのサイズ設定: イヤホンの充電、変換損失、スタンバイ

500 mAh の充電ケースと 2 つの 50 mAh イヤホンで 5 回のペア充電が可能のようです。この単純な分割により、これらのバッテリー間の充電システムが省略されます。

変換損失、スタンバイ消費、ケースの動作カットオフはすべて結果に影響します。セル電圧が異なると、比較が直接的でなくなる可能性があります。

評価する場合 TWS イヤホン用の LiPo バッテリー ソリューションは、充電ターゲットとそのテスト条件から始めます。ケースのバッテリーは、利用可能なエンクロージャー内のエネルギー要件を満たしている必要があります。

このガイドでは、イヤホンのモデルのサイズやリスニング時間の比較ではなく、充電ケースの容量のサイジングに焦点を当てています。

簡単な答え: TWS 充電ケースのバッテリーのサイズはどのように決めますか?

両方のイヤホンを充電するのに必要なエネルギーを見積もります。次に、ケースの使用可能なエネルギー、充電経路の効率、セッション間の消費量を考慮します。

暫定的な見積もりは次のとおりです。

ペア充電相当量 ≈ (使用可能なケースのエネルギー − セッション間のエネルギー) × 有効充電効率 ÷ ペアごとに回復されるエネルギー。

計算全体を通して一貫したエネルギー境界を使用します。コンバータのピーク効率をバッテリ間の経路全体に適用しないでください。

最後に、完成したケースとイヤホンを完全な充電イベントを通じてテストします。部分エネルギー推定値は、完了したペア再充電の同数を保証するものではありません。

1 回のリチャージとしてカウントされるものを定義する

容量を選択する前に、製品がサポートする必要がある要求を定義します。

1 ペアの再充電は、指定された開始条件から承認された完了条件まで両方のイヤホンを充電することを意味します。これは、片方のイヤホンの充電、挿入の検出、または表示されるパーセンテージの一時的な増加を意味するものではありません。

次の条件を記録します。

• ケースと各イヤホンの開始時の充電状態。

• 各再充電前に使用されるイヤホンの低バッテリーエンドポイント。

• 両方のイヤホンのフル充電または充電完了の基準。

• 両方のイヤホンを同時に充電するかどうか。

• 温度、ファームウェア、および許可されたバックグラウンド機能。

• 再充電イベントと予定された保管期間の間の時間。

部分的なトップアップは完全なペア イベントとは別にしてください。ケースに 5 回短時間戻しても、ペアで 5 回完全に充電されたことは証明されません。

また、追加の充電と総リスニング時間も区別します。合計再生の要求には、ケースがエネルギーを供給する前のイヤホンの初期充電が含まれる場合があります。

mAh だけを分割するのではなく、エネルギーを比較する

mAh 単位の容量は、エネルギーそのものではなく、電荷を表します。

予備的な比較の場合:

公称エネルギー(Wh) ≒ 公称電圧(V) × 容量(Ah)。

左右同じイヤホンの場合:

ペアの公称エネルギー ≈ 2 × イヤホンの公称電圧 × イヤホンあたりの容量。

イヤフォンや開始条件が異なる場合は、各要件を個別に計算して追加します。

の バッテリーエネルギーと実行時間の計算方法では、 充電容量と使用可能なエネルギーの区別について説明します。ここで、その区別は、デバイスに直接電力を供給するのではなく、バッテリー間で転送されるエネルギーに適用されます。

公称Whはまだ近似値です。正確な電圧曲線、充電損失、製品のカットオフ時の利用可能なエネルギーについては説明しません。

初期設計時に承認されたセル データを使用します。バッテリーと電子機器が利用可能になったら、仮定を測定値に置き換えます。

効率を適用する前にエネルギー境界を設定する

ケースからイヤホンへのシステムには、電圧変換、充電接点、イヤホンの充電管理、およびアクティブ電子機器が含まれる場合があります。正確な配置は製品によって異なります。

すべてのケースで同じ固定出力電圧またはコンバータ トポロジが使用されるわけではありません。実際のケースとイヤホンの充電要件に基づいてアーキテクチャを選択します。

次の用語を分けて記載してください。

この計画方法の場合、有効なセッション効率には、変換、接触、および充電の損失に加えて、アクティブ セッションのオーバーヘッドが含まれます。セッション間の消費は個別に計算されます。

測定されたセッションにすでに制御電子機器が含まれている場合は、それらの負荷を再度減算しないでください。同様に、同じパスに対してフルパス効率と個別のコンポーネント効率の両方を適用しないでください。

コンバータの効率曲線はコンポーネントの選択に役立ちます。最適な動作点は、セッション全体のバッテリー間のパフォーマンスを確立するものではありません。

仮定のケースとバッテリーの計算を実行する

次の仮定はこの方法を説明します。これらは、ZERNE 仕様、測定された効率、または推奨される普遍的な許容値ではありません。

仮定する：

• ケースバッテリー: 公称 3.7 V で 500 mAh。

• 各イヤホンのバッテリー: 公称 3.85 V で 50 mAh。

• 使用可能なケースエネルギー割合: 85% (カットオフおよび保持された予備を含む)。

• セッション間のケース消費量: 定義された使用スケジュールを超えて 0.10 Wh。

• 有効なセッション効率: 75% (上で定義した境界を使用)。

• 両方のイヤフォンは、ペアのイベントごとに公称エネルギーを完全に補充する必要があります。

利用可能なケースエネルギーの計算

公称ケースエネルギー = 3.7 × 0.500 = 1.85 Wh。

使用可能なケースエネルギー = 1.85 × 0.85 = 1.5725 Wh。

アクティブな再充電に割り当てられるケースのエネルギー = 1.5725 − 0.10 = 1.4725 Wh。

ペアリングされたイヤホンの要件を計算する

ペアごとに回復される公称エネルギー ≈ 2 × 3.85 × 0.050 = 0.385 Wh。

イヤホンのバッテリーに到達する推定有効エネルギー = 1.4725 × 0.75 = 1.104375 Wh。

ペアのリチャージ相当額 ≈ 1.104375 ÷ 0.385 = 2.87。

したがって、おおよその予算は、5 回の完全なペア リチャージではなく、約 2.9 ペアのリチャージに相当します。

この結果を 3 回のリチャージ請求に四捨五入しないでください。実際の完了は個々のセッション、変化する効率、および最終的なカットオフ動作によって異なります。

2 回のペアでのリチャージが完了した場合でも検証対象のままであり、この例だけから保証されるものではありません。

リチャージ目標から逆算して作業する

これらと同じ仮定の下で 3 回のペアの再充電を目標とする場合:

必要な公称ケースエネルギー ≈ (3 × 0.385 ÷ 0.75 + 0.10) ÷ 0.85。

必要な公称ケースエネルギー ≈ 1.9294 Wh。

必要な公称容量 ≈ 1.9294 ÷ 3.7 = 0.5215 Ah、つまり約 522 mAh。

これは、仮説モデル内の数学的しきい値です。これは、量産バッテリーの推奨値でも、十分な設計マージンでもありません。

最終的なセルを選択する前に、容量許容差、経年変化、温度、測定されたパスのパフォーマンスを確認してください。スプレッドシートの結果がクリアされるという理由だけで限界公称値を選択しないでください。

セッション全体にわたる充電損失を測定する

ケースとイヤホンの電圧が変化すると、充電効率が変化する可能性があります。電流は充電プロセスによっても変化します。

便利な 1 つの動作点ではなく、完全な充電を測定します。製品に必要なイヤホンとアクティブ コントロール機能の両方が含まれています。

製品を直接検証するには、定義された各ペア充電中にケースのバッテリーから抽出されたエネルギーを記録します。これには、測定されたイベント内の損失とアクティブなオーバーヘッドが含まれます。

イベントごとに測定されたケース側のエネルギーは、すべての効率を個別に推定する代替手段となります。後で別の損失係数を乗算しないでください。

ケースの使用可能な放電ウィンドウの開始付近と終了付近の結果を比較します。最後の再充電は最初の再充電とは異なる動作をする可能性があります。

1 つのイヤフォンがほぼ満杯になった場合は、それを個別に録音します。不等な開始状態は結合負荷を変化させ、ペアの完全な再充電を表しません。

イヤホンが取り付けられている場合とない場合のスタンバイを含む

セルの自己放電と製品の待機時消費は同じものではありません。

アクティブな充電が行われていない間、ケースはコントローラー、感知回路、インジケーター、またはその他の機能に電力を供給する場合があります。一部のデザインでは、イヤホンを定期的にチェックしたり、保管後にイヤホンを補充したりすることもあります。

意図した状態を個別に測定します。

• イヤホンを取り付けずにケースを閉じた状態。

• 充電完了後に両方のイヤホンを取り付けました。

• 1 つのイヤホンが取り付けられており、もう 1 つは使用中です。

• 蓋は通常のインジケーター動作で開きます。

• 有効になっている表示、追跡、または通信機能。

必要に応じて、繰り返し蓋を開けた回数と、リスニングセッション間の実際の時間を含めます。短いベンチテストでは、1 週間の断続的な使用で消費されたエネルギーが明らかにならない場合があります。

メンテナンス補充を一貫して割り当てます。両方ではなく、記録された充電イベントまたはセッション間の予算のいずれかとしてカウントします。

自己放電が少ないセルでは、周囲の電子機器によって引き出される過剰な電流を修正できません。説明できない充電損失をバッテリー容量のせいにする前に、組み立てられた製品を測定してください。

カットオフ、充電電流、発熱を一緒に確認する

ケースは、セルがデータシートの放電終点に達する前にイヤホンへの供給を停止する場合があります。

コンバータの入力制限、ファームウェアのしきい値、電圧降下、および保護設定によって、利用可能なエネルギーが決まります。緊急保護を日常的なエンドポイントとして扱わずに、通常の動作カットオフを定義します。

両方のイヤホンの充電が開始されるときに、ケースのバッテリー電流も確認します。容量の推定値は、低い充電状態での電流能力や電圧の安定性を確立するものではありません。

ケースの充電とイヤホンの充電は別個の制御機能です。電圧と電流の制限はそれぞれのセルと一致する必要があります。

関連するものを適用します ホスト充電器の統合要件。 ケースの充電、温度フィードバック、および電力パスの動作を定義する際の公称電圧だけでは、正しい充電レギュレーション設定を確立できません。

両方のイヤホンとケースが外部電源から充電されている場合は、その組み合わせモードを個別に検証します。接続されていないケースで何回ペアで再充電できるかは実証されていません。

意図した充電モード中に、ケースのバッテリー、パワーエレクトロニクス、およびイヤホンの温度を測定します。制限は、選択したコンポーネントと製品要件から決定する必要があります。

バッテリー容量がフリーズする前に再充電回数を検証する

生産目的のセル、電子機器、接点、エンクロージャ、ファームウェアを使用します。次のマトリックスは OEM の計画を支援するものであり、普遍的なテスト標準ではありません。

各完全充電イベントの前に、一貫した放電作業負荷を使用してイヤホンを準備します。意図的にセルを過放電させて人為的なゼロ開始点を作成することは避けてください。

充電開始の検出だけでなく、両方のイヤホンの正常な完了をカウントします。部分的な最終補充は、完了したイベント数とは別にしてください。

関連するシステム レコードをサポートします。 バッテリーパックのテストチェックリスト。容量、保護、温度の結果により、正確なサンプルとテスト条件が特定されるはずです。

エネルギー予算を OEM バッテリーに変える概要

要求された mAh 値を超える値をバッテリーのサプライヤーに送信します。

ペアの充電目標、イヤホンのエネルギー要件、使用スケジュール、測定されたケース側の需要を提供します。どの許容値が測定され、どの許容値が暫定的な仮定のままであるかを特定します。

以下も含めてください:

• 公称電圧、承認された充電制限、および動作カットオフ要件。

• 連続およびピークのケースバッテリー電流。

• パックの最大完成寸法とエンクロージャの図面。

• 保護、NTC、およびホストセンシングの要件。

• コネクタ、極性、ケーブル長、電線取り出し方向。

• 容量許容差、耐用年数目標、使用環境。

• 試作数量、検証計画、生産段階。

機械的エンベロープには、パックの保護、絶縁、リード線、および必要なクリアランスが含まれている必要があります。ケースの残りのスペースに大きなポーチを無理に押し込んで容量を回復しないでください。

ZERNE は、寸法、容量、保護、温度検知、コネクタ、ケーブルに関する LiPo のカスタマイズをサポートしています。完全なケース仕様に対して標準またはカスタム バッテリーを選択し、組み立てられたシステムを検証します。

よくある質問

TWS 充電ケースのバッテリーは両方のイヤホンを何回充電できますか?

普遍的なカウントはありません。それは、使用可能なケースのエネルギー、両方のイヤホンの要件、充電損失、スタンバイおよびテスト条件によって異なります。ケースが外部電源から切断された状態で、完全にペアになったイベントを検証します。

TWS 充電ケースのバッテリー mAh をイヤホン mAh で割ると、充電量が過大評価されるのはなぜですか?

この比率では、損失、アクセスできないケースのエネルギー、製品の消費が除外されます。また、公称電圧が異なるバッテリーを比較することもできます。イヤホンと一貫した測定境界の両方を含むエネルギー バジェットを使用します。

TWS 充電ケースのバッテリーが大きいほど、常により多くの充電が完了しますか?

利用可能なエネルギーが増えれば効果はありますが、公称容量だけでは結果を確立できません。カットオフ動作、パス効率、電流能力、適合性、スタンバイは依然として重要です。同じ条件下で検証済みのシステムを比較します。

部分的な補充はイヤホンのフル充電としてカウントされますか?

いいえ、部分的に充電されたイヤホンをケースに戻すのは別の作業です。再充電回数を報告する前に、初期状態と最終状態を定義します。部分的なエネルギー補充は、完了した完全なペアのイベントとは別にしてください。

充電したケースが保管中にエネルギーを失うのはなぜですか?

考えられる原因には、セルの自己放電、ケースの電子機器、インジケーター、取り付けられているイヤホンのメンテナンス充電などが含まれます。損失をバッテリー自体に割り当てる前に、意図した保管状態を測定してください。

ケースと両方のイヤホンを同時に充電できますか?

充電アーキテクチャがそのモードをサポートしている場合のみ。入力制限、個別のバッテリー電流、完了および温度を検証します。この外部電源モードは、ケースのスタンドアロンの再充電回数を証明するものではありません。

結論

TWS 充電ケースのバッテリーのサイズ設定は、直接的な容量比ではなく、エネルギー予算の問題です。ケースは、それ自身の動作のためのエネルギーを保持しながら、実際の充電損失を通じて両方のイヤホンをサポートする必要があります。

完全なペア充電を定義し、エネルギー境界の一貫性を維持し、ストレージ消費量を測定します。次に、容量を凍結したり、パフォーマンスに関する主張を発表したりする前に、承認されたバッテリー条件全体で完了したイベントを確認します。

TWS 充電ケースのバッテリーレビューをリクエストする

新しい充電ケースを計画していますか?ペアリングされた充電ターゲット、イヤホンの仕様、エネルギー測定値、利用可能なパックの寸法を ZERNE と共有します。カスタム LiPo バッテリーのサポートをリクエストして、OEM プロジェクトの容量、電流能力、保護、コネクタ、サンプリング要件を確認してください。