蓝牙音箱供电电路设计解析

前言

最近小伙伴反馈，没理解我们开源蓝牙音箱方案的供电电路。

开源地址：https://oshwhub.com/sunsilicon/s-be5607e

蓝牙系统级芯片（SOC）的电源设计至关重要，直接影响蓝牙设备的性能、稳定性、续航能力以及成本。在设计时，需从多个方面综合考虑，确保电源系统能够稳定、高效地为蓝牙 SOC 供电。

S-BE5607E电源供电概述

电源供电管理单元PMU，特性参数如下：

S-BE5607E电源供电引脚为15脚(VBAT)，电压范围: 2.4~5V, 注意是最高是5V, 不能超过5V, 有不伙伴表示在USB-5V供电系统中不理解为什么要加D2。一般手机充电器或标称5V电源适配器输出电压范围为４.75~5.25Ｖ，空载或轻载时电压都会超过5V。15脚(VBAT)电压超过５V会烧坏芯片。D2还有稳定S-BE5607E IC电压的作用，外部电压波动时D2可以反向阻止C9电容电压被拉低，与C8, R8组成PI型滤波电路，从而达到稳定蓝牙IC供电电压的目的。

未看规格书或注释大家可能认为13脚(VUSB)为S-BE5607E的电源供电脚，在电池供电的蓝牙耳机或蓝牙音箱电路中13脚(VUSB)可作为内置充电，最大充电电流350mA，不超过5.5V输入电压，由于充电电流较小，一般应用于小容量电池供电的蓝牙耳机或蓝牙音箱中, R8改为０欧，或用保险丝，去掉D2。大容量电池供电的蓝牙耳机或蓝牙音箱，请使用外置供电。

13脚(VUSB)，还可做GPIO输出输入，但没有上下拉功能。甚至可以用做UART的TX引脚，或HSRTX（高速串口）的RX和TX引脚。

13脚(VUSB)，做GPIO或UART使用时，省去C13。

14脚(VDDIO)为内部LDO输出引脚，给外设供电用，如LED，SD卡、TF卡MIC，红外接收头等外设。

（关于MIC电路设计请参阅：【蓝牙开发笔记】蓝牙音箱蓝牙耳机麦克风MIC电路设计浅析)

14脚(VDDIO)电压范围：2.8~3.8V, 可编程设置电压值，我们的标准程序设置电压为3.1V。经常有小伙伴问，不用LED，SD卡、TF卡MIC，红外接收头等外设时，可以省去C12吗？答：不能，因为IC内部的外设，如果DAC、ADC、内部Flash, RF射频电路等都用内部LDO供电，需要电源退耦。不然有奇怪的事情发生，比如有杂声，烧录不了等。很

多奇怪的电路现象，大部分情况由于IC电源供电电路未设计好导致。

关于电源退耦

电源退耦（也称去耦）在蓝牙 SOC 电源设计中对保障蓝牙 SOC 稳定运行、提升整体性能意义重大。它能去除电源中的干扰信号，减少电源噪声对蓝牙 SOC 的影响。下面详细介绍其作用及实现方法：

电源去耦的作用

抑制电源噪声传播：

蓝牙 SOC 工作时，电源线上会产生各种噪声，这些噪声可能源于外部电源波动、芯片内部电路切换等。电源去耦能有效阻止这些噪声在电源网络中传播，避免其对蓝牙 SOC 的正常工作产生干扰。在蓝牙设备中，射频电路工作时会产生高频噪声，若不进行去耦，这些噪声会通过电源线传播到数字电路部分，影响数字信号的处理，导致蓝牙数据传输错误或不稳定。

稳定电源电压：

蓝牙 SOC 在不同工作模式下电流需求变化较大，这会使电源电压出现波动。电源去耦通过提供一个稳定的电源电压，确保蓝牙 SOC 在各种工作条件下都能正常运行。在蓝牙 SOC 从待机模式切换到数据传输模式时，电流瞬间增大，去耦电容能够及时补充电荷，维持电源电压稳定，防止因电压波动导致芯片工作异常。

提高系统抗干扰能力：

通过去除电源中的噪声，电源去耦增强了蓝牙 SOC 系统的抗干扰能力，减少了外界干扰对蓝牙通信的影响，提升了蓝牙设备的可靠性和稳定性。在复杂的电磁环境中，去耦良好的蓝牙 SOC 能够更好地抵抗外界电磁干扰，保持稳定的通信状态。

电源去耦的实现方法

电容退耦：

这是最常用的电源去耦方法。在蓝牙 SOC 的电源引脚附近，通常会放置多个不同容值的电容。陶瓷电容因其低等效串联电阻（ESR）和高频特性好，常用于滤除高频噪声，一般取值在 0.1μF - 10μF 之间；电解电容的容量较大，可用于滤除低频噪声和提供瞬间大电流，常见容值在 1μF - 100μF。在实际设计中，会在蓝牙 SOC 的电源引脚旁并联一个 0.1μF 的陶瓷电容和一个 10μF 的电解电容，分别对高频和低频噪声进行有效滤除。

电感退耦：

电感具有抑制高频电流的特性，在电源路径中串联电感，可以阻止高频噪声通过。在蓝牙 SOC 的电源输入线上串联一个小电感，能有效阻挡来自外部电源的高频干扰信号进入芯片。电感与电容组成的 LC 滤波电路，能进一步提高去耦效果，在一些对电源噪声要求较高的蓝牙 SOC 设计中，常采用 LC 滤波电路进行电源去耦。

多层 PCB 设计：

合理的多层印刷电路板（PCB）设计也能实现电源去耦。在多层 PCB 中，专门设置电源层和地层，并使它们紧密相邻，利用层间电容实现去耦。增加电源层和地层的铜箔厚度，减小电源和地之间的电阻和电感，降低电源噪声。同时，在 PCB 布线时，要确保电源路径短而宽，减少线路阻抗，提高去耦效果。将蓝牙 SOC 的电源引脚尽量靠近电源层和地层，缩短电源路径，减少噪声产生。

电源平面分割：

对于同时存在多种电源电压的蓝牙 SOC 系统，采用电源平面分割技术可以避免不同电源之间的相互干扰。将不同电压的电源平面分开，并在分割处使用电容进行去耦，防止不同电源之间的噪声耦合。在一个同时有 1.8V 和 3.3V 电源的蓝牙 SOC 设计中，通过将 1.8V 和 3.3V 电源平面分割，并在分割处放置多个去耦电容，有效减少了两种电源之间的干扰。

S-BE5607E电源供电使用的是电容退耦，选择高品质的1uF MLCC 电容。

Layout注意事项

１．退耦电容，尽量靠近主控，回路尽量短，回路面积尽量小；

２．充电回路注意加粗布线，保证大电流通过不发热。