MOS管在藍牙耳機的應(yīng)用技術(shù)痛點解析

在無線耳機市場爆發(fā)式增長的今天，用戶對耳機的需求早已超越“聽個響”的基礎(chǔ)功能。如音樂愛好者追求的是CD級的無損音質(zhì)，通勤一族需要耳機全天候的穩(wěn)定連接，手游玩家則看重續(xù)航和延遲。然而音頻行業(yè)的傳統(tǒng)方案始終存在三大痛點，一是音質(zhì)失真率難以突破、二是無損音樂續(xù)航大多低于6小時、三是環(huán)境復(fù)雜導(dǎo)致耳機容易斷連，這些痛點阻礙了聆聽體驗的升級。直到MOS管在無線耳機深度應(yīng)用，這些難題才獲得系統(tǒng)性解決方案。

一、高保真音質(zhì)：從“聽個響”到“聽見細節(jié)”

傳統(tǒng)的藍牙耳機采用的雙極型晶體管BJT很依賴電流驅(qū)動，輸入阻抗僅僅只有10³-10⁴Ω，在放大音頻信號的時候，不可避免就會產(chǎn)生電流汲取效應(yīng)，然后導(dǎo)致了音頻信號0.3%以上的失真。尤其是在高頻段的音頻響應(yīng)，傳統(tǒng)方案的上限普遍要比20kHz低，因此沒辦法還原母帶中的細微質(zhì)感，比如鐃鈸泛音、小提琴松香摩擦聲等。

MOS管的高輸入阻抗特性（典型值10⁹Ω以上）就徹底改變了這一現(xiàn)狀。電壓驅(qū)動模式使MOS的柵極幾乎不消耗信號電流，配合著放大電路的設(shè)計，品牌耳機的失真率甚至可以降到0.08%，達到Hi-Fi級標準,這之前是專業(yè)監(jiān)聽設(shè)備才能達到的。如合科泰的HKTG50N03采用低柵極電荷設(shè)計，開關(guān)速度提升至納秒級，有效降低音頻信號傳輸過程中的失真率。

更重要的是，MOS管的寬頻帶特性把耳機的高頻響應(yīng)特性拓寬到了40kHz，不僅可以完整地覆蓋人耳聽覺范圍，更是從硬件上支撐了/aptXLossless等無損編碼格式，讓人哪怕在嘈雜的地鐵環(huán)境，也可以聽到錄音室內(nèi)的細節(jié)。

二、長續(xù)航體驗：從“頻繁充電”到“從容續(xù)航”

傳統(tǒng)的耳機方案續(xù)無法滿足全天使用，尤其是聽無損音頻的時候，往往不到六小時就要充電了。核心的原因在于雙極型晶體管BJT，它的電流驅(qū)動特性會導(dǎo)致電路靜態(tài)功耗太高，在待機的情況下，多達數(shù)十mA的漏電流會很快地消耗耳機電量。

MOS管具有低功耗的優(yōu)勢。MOS的電壓控制機制讓柵極驅(qū)動電流，可以低到納安級，導(dǎo)通電阻RDS(on)還可以達到50mΩ以下，這樣可以很大程度降低功放電路的能量損耗。如HKTD80N06型號，8mΩ導(dǎo)通電阻較同類產(chǎn)品降低30%，在藍牙模塊電源管理電路中，可將電能轉(zhuǎn)換效率提升至93%以上，配合寬溫特性，在-15℃低溫環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定供電，延長耳機續(xù)航至48小時。

搭載合科泰高性能MOS管的耳機，在播放FLAC無損音樂的時候，續(xù)航可以達到12小時，再搭配500mAh充電盒，總續(xù)航甚至可以達到48小時。而待機功耗通過優(yōu)化柵極絕緣層設(shè)計的方式，待機電流降低到0.1mA，只需要120mAh的電池，就可以支撐50天超長待機時間。

三、穩(wěn)定連接：從“信號斷續(xù)”到“無縫傳輸”

在地鐵、商圈環(huán)境耳機容易受干擾，從而出現(xiàn)斷連、卡頓的原因，是雙極型晶體管BJT的PN結(jié)，很容易受到電磁噪聲影響，這會導(dǎo)致射頻鏈路里信噪比下降。通過測試的數(shù)據(jù)，如果2.4GHz頻段干擾強度超過-60dBm的話，傳統(tǒng)方案耳機下，音頻的丟包率達到5%以上。

MOS管的絕緣柵結(jié)構(gòu)天然具備抗電磁干擾優(yōu)勢，配合EMC優(yōu)化工藝，可將射頻噪聲抑制能力提升30%。一些品牌耳機測試，就是在100mT的工頻磁場，和20dBm一樣同頻的干擾環(huán)境，還是能夠保持小于0.1%的丟包率，同時延遲的波動控制在5ms內(nèi)。如HKTQ80N03有著5.2mΩ 超低內(nèi)阻與快速開關(guān)特性，可精準控制藍牙信號調(diào)制電路的高頻開關(guān)，減少信號延遲。這樣的穩(wěn)定表現(xiàn)，是由于MOS管對柵極寄生電容的精準控制。再加上藍牙5.3協(xié)議，可以自適應(yīng)跳頻的技術(shù)，就可以給用戶一個全天鏈接的體驗，堪稱“地鐵通勤神器”了。

結(jié)語：開啟音頻電子的“MOS時代”

隨著無線藍牙耳機向高端化和場景化發(fā)展，MOS管的重要性也愈發(fā)凸顯。作為國內(nèi)電子元器件專業(yè)制造商，合科泰持續(xù)在超薄封裝MOS管、低噪聲射頻MOS管、高壓快充MOS管等技術(shù)領(lǐng)域探索，其中HKT系列MOS管已在多個耳機品牌中批量應(yīng)用，助力客戶達成音質(zhì)、續(xù)航、穩(wěn)定性的三重突破。合科泰將始終以“器件創(chuàng)新驅(qū)動場景升級”為理念，深耕音頻電子領(lǐng)域。