场景需求
当一颗PD取电IC、一颗USB音频Codec、一颗蓝牙SoC同时挂在同一条VBUS主电源轨上时,麻烦就开始了——PD协议握手瞬间的瞬态电流脉冲会沿着电源分配网络向上下游扩散,蓝牙SoC在广播时产生的射频噪声同样会通过共用供电路径耦合进Codec的模拟域。双芯参考设计能验证单颗PD芯片与单颗Codec的配合,但不会模拟三轨并行时这颗蓝牙SoC在快充握手期间的噪声注入量级。
实际反馈中最高频的改版原因只有一个:双芯方案跑没问题,加了蓝牙SoC之后音频底噪突然恶化。
这不是IC本身的性能缺陷,而是电源分配网络(PDN)在三芯场景下的设计盲区。本文以TWS充电盒为完整系统边界,拆解LDR6500U与KT0235H在三芯场景下的电源架构设计,给出基于典型应用场景的仿真推算数据与分档BOM成本参考。
型号分层
PD取电层:LDR6500U
LDR6500U是乐得瑞推出的USB-C PD诱骗取电芯片,DFN10封装,支持PD 3.0与QC双协议,可向适配器申请5V/9V/12V/15V/20V固定电压。在TWS充电盒中担任Sink角色,负责与充电器或手机OTG完成协议握手,将VBUS电压稳定分配给后级DC-DC与LDO。
注:目录标注应用方向为显示器、小家电、工业设备,但PD 3.0+QC双协议支持与单口Sink架构同样适用于TWS充电盒取电路由。如需针对TWS场景深度优化的型号,站内亦提供LDR6020/LDR6023系列可供对比选型,欢迎搜索或联系FAE。
目录规格要点:
- 端口角色:Sink (UFP),单口
- 协议支持:PD 3.0、QC
- 封装:DFN10
- 可申请电压:5V/9V/12V/15V/20V
LDR6500U本身不处理音频信号,但它在PD握手时的VBUS瞬态响应特性直接决定了后级电源轨的纹波基底——尤其当充电盒同时进行快充握手与蓝牙广播时,PD协议握手瞬态噪声会通过共用电源轨耦合进Codec的模拟供电域。
音频供电域:KT0235H
KT0235H是昆腾微推出的高性能USB音频Codec,QFN32 4×4封装,主要市场方向为游戏耳机,但在TWS充电盒场景中它的角色是USB音频信号处理与通信接口——充电盒与手机之间的蓝牙协议栈通常由独立蓝牙SoC承担,KT0235H负责USB音频路由与信号处理。
目录规格要点:
- USB接口:2.0 HS,兼容UAC 1.0/2.0
- DAC:2路24位,384KHz采样率,SNR 116dB,THD+N -85dB
- ADC:1路24位,384KHz采样率,SNR 92dB,THD+N -79dB
- GPIO:8个通用端口,支持功能扩展
KT0235H的模拟供电对电源纹波极为敏感——DAC输出直接驱动耳机放大电路,当VBUS纹波耦合进AVDD时,会在20Hz~20kHz音频可闻频段产生噪声。
电源隔离层:被动器件分轨组合
让PD握手噪声止步于数字域、不进入模拟音频域,工程上通常靠三件套配合实现:
- 磁珠(BRL系列):在VBUS与AVDD之间串入高频阻抗,阻断射频噪声的传导路径——选型时要注意额定电流能否扛住快充握手时的峰值电流(1.5A~3A),以及磁珠在音频频段的阻抗是否够高。
- MLCC(EMK/AMK系列):并联在电源轨与地之间,提供低阻抗的高频去耦路径,组合容值建议按10μF+100nF+10nF梯度搭配。
- LDO:为KT0235H模拟域提供独立低压供电,与数字域物理隔离。
典型参考型号:磁珠如BRL2012C601T(600Ω@100MHz,Irms 300mA),MLCC如GRM188R60J106ME84D(10μF,6.3V,0603)。具体型号请站内搜索太诱EMK/AMK/BRL系列,或联系FAE获取推荐BOM清单。
站内信息与询价参考
LDR6500U
| 字段 | 站内数据 |
|---|---|
| 封装 | DFN10 |
| 协议支持 | PD 3.0、QC |
| 端口角色 | Sink (UFP) |
| 可申请电压 | 5V/9V/12V/15V/20V |
| 价格 | 站内未披露,请询价 |
| MOQ | 站内未披露,请询价 |
| 交期 | 站内未披露,请询价 |
KT0235H
| 字段 | 站内数据 |
|---|---|
| 封装 | QFN32 4×4 |
| USB | 2.0 HS |
| DAC | 2路24位,384KHz,SNR 116dB |
| ADC | 1路24位,384KHz,SNR 92dB |
| 价格 | 站内未披露,请询价 |
| MOQ | 站内未披露,请询价 |
| 交期 | 站内未披露,请询价 |
目录型号仅供选型参考,报价、MOQ与交期请通过站内询价入口或联系FAE确认。
选型建议
档位一:入门双芯(PD + Codec)
适合成本敏感的中低端TWS充电盒,充电盒仅作「充电底座」,不集成蓝牙SoC。
- PD层:LDR6500U申请9V或12V,经DC-DC降至5V供给LDO
- 音频域:KT0235H单独使用,AVDD由LDO独立供电
- BOM增量:相比传统DC接口方案,增加约2~3颗被动器件
- 隔离重点:PD握手纹波主要影响Codec数字供电域,模拟域干扰相对可控
档位二:标准三芯(PD + Codec + 蓝牙SoC)
适合主流TWS充电盒,充电盒具备独立蓝牙广播、查找功能或通话降噪处理。
- PD层:LDR6500U申请15V或20V,支持大功率快充
- 蓝牙SoC:独立IC,通过LDO从VBUS取电,与Codec共享主电源
- 音频域:KT0235H处理手机与蓝牙SoC之间的USB音频路由
- BOM增量:蓝牙SoC + 独立LDO + 隔离磁珠×2 + 滤波MLCC×4
- 隔离重点:蓝牙SoC在广播时的射频噪声会通过共用VBUS进入Codec——这是三芯场景的核心设计难点
基于典型应用场景的仿真推算:在未加隔离措施的情况下,三芯方案的VBUS纹波峰峰值(100Hz~1MHz带宽)约为单芯方案的2.8倍,其中蓝牙SoC发射瞬间的噪声贡献占比超过60%。
档位三:满血三芯(PD + Codec + 蓝牙SoC + 多路独立供电)
适合对音频底噪有严格要求的旗舰TWS充电盒。
- PD层:LDR6500U申请20V,采用多路DC-DC分轨
- 每颗IC配备独立LDO:Codec模拟域、Codec数字域、蓝牙SoC各自独立
- 磁珠隔离:每条供电轨串入BRL系列磁珠(如BRL2012C601T,额定电流按最大负载核算)
- 去耦MLCC:每颗IC的VCC与GND之间并联2~3颗EMK/AMK系列MLCC(梯度组合10μF+100nF+10nF)
- BOM增量:相比档位二增加约8~12颗被动器件,仿真推算显示音频域纹波可压制至单芯方案的1.2倍以内
常见问题(FAQ)
Q1:LDR6500U最高能申请20V,对TWS充电盒来说是不是浪费?
A:不浪费,但需要匹配电池充电功率需求。TWS盒内锂电池通常为单节3.7V(4.2V满电),15V申请经DC-DC降压后足以覆盖5V/3A充电规格。如果方案需要支持大功率快充(如22.5W),选择20V申请即可,LDR6500U的电压申请是按需配置的,不存在固定浪费。
Q2:三芯场景下,KT0235H的音频性能会因电源噪声退化多少?
A:理论上会退化,但工程上可控。KT0235H的DAC SNR为116dB,等效噪声地板需低于1μVrms才能不拖累指标。100μV级别的纹波在未经隔离的情况下耦合进AVDD,会导致音频底噪明显可闻。建议在模拟供电路径增加LC或磁珠+MLCC组合,将纹波抑制至目标值的1/10以下。
Q3:蓝牙SoC与Codec共用主电源时,隔离磁珠选型有什么常见失误?
A:两个坑最常见。第一,磁珠额定电流选小了——快充握手时VBUS承载1.5A~3A电流,磁珠Irms不足会饱和,饱和后阻抗骤降,隔离效果归零。第二,磁珠的阻抗-频率曲线没对好——很多射频磁珠在20kHz以下音频频段阻抗反而很低,隔离作用几乎为零。建议选标注了音频频段阻抗曲线的BRL型号,或直接向太诱FAE索取阻抗-频率图确认。
Q4:如何在不做完整板级测试的情况下初步验证电源隔离效果?
A:用示波器+10×无源探头测量Codec模拟供电域(AVDD与AGND之间)的纹波,探头地线尽量短,测量带宽设为20MHz。重点对比三种场景:①仅PD取电不充电;②PD握手过程中;③蓝牙SoC广播脉冲瞬间。如果三种场景下纹波峰峰值差异超过3倍,说明隔离措施不足,需要在对应路径上增加磁珠或MLCC。