2017年发布的任天堂Switch以全新的游戏掌机形态进入大众视野，多样的娱乐形态、熟悉的游戏情节让它受到全球游戏玩家的追捧。
作为游戏掌机的后起之秀，华硕ROG Ally和联想Legion Go均选择了x86架构平台+Windows系统，一方面获取更强大的算力性能，另一方面打通掌机与个人电脑的游戏数据流，为玩家提供更便利的体验。顺应游戏掌机的流行趋势，艾为电子推出游戏掌机方案框图如下：
图1 艾为电子游戏掌机方案框图
方案主要分为四部分
▶ 手柄方案
▶ 音频和显示方案
▶ USB端口防护
▶ 通用器件
- 01 手柄方案 -
触觉反馈，线性Hall，呼吸灯驱动，Charger
1 线性Hall+触觉反馈，极致操控体验
手柄是游戏机操控的灵魂，出色的手柄操控体验能为游戏机增色不少，线性Hall输入（推杆）+ 触觉反馈输出，是手柄操控极致体验的“黄金组合”。艾为电子深耕触觉反馈多年，已发布的第四代高压马达驱动AW8693x，搭配的awinicTikTap®️雷振子4D游戏算法则能够助力振动效果与游戏场景的同步。
线性Hall AW8656x
图2 AW8656x原理图
Hall检测传感器，线性比例输出
模拟电压输出，默认电压VREF / 2
VCC范围：2.5V~5.5V
低功耗Sleep模式，<1μA
灵敏度档位：
AW86560DNR: 1.25mV/G
AW86561DNR: 2.50mV/G
AW86562DNR: 5.00mV/G
AW86563DNR: 10.0mV/G
工作温度范围：-40℃~125℃
封装：WBDFN-6L 3mm × 2mm × 0.75mm
触觉反馈 AW8693x
图3 AW86937原理图
1MHz I²C接口
8-Kbyte内存
8k/12k/24k/48k输入波形采样率
F0 检测和追踪功能
集成先进的自动刹车功能
多种播放模式 (Real time/ Auto dynamic sine/ Memory /One wire等)
集成基于阻抗检测LRA诊断功能
＜1ms快速启动时间
驱动电压最高升压到11V
保护功能：短路保护，OTP, UVLO，电池保护
封装：FCQFN-18L 2.5mm×2mm×0.55mm
艾为电子不仅布局硬件产品和效果算法，也积极参与游戏行业的标准制定，与腾讯、联想等众多产业链同仁共同制定了IEEE 2861移动游戏性能优化国际标准，统一移动终端与游戏之间的交互协议。（详情请点击回顾《全球首次IEEE标准大会举行：艾为电子参与制定IEEE 2861国际标准正式发布》）
2 呼吸灯驱动 + 声光律动算法
除了细腻的触觉反馈，炫彩的RGB灯效和游戏也是绝配。艾为灯语®系列产品搭配声光律动算法，实现游戏场景定制化或同步灯效，进一步提升游戏体验。
美学家蒋勋曾说：“无用的，才是美。”
看似无用，但在赏心悦目的过程中，增强了机械生命感，已呈现大用之美。
艾为灯语®呼吸灯驱动经过十余年耕耘，产品覆盖3~216通道，提供驱动芯片+灯效算法+软件调试的全方位服务，有效实现客户的设计方案。
12通道高性能直驱型的呼吸灯驱动 AW21012
图4 AW21012原理图
• 可驱动12颗LED / 4颗RGB，单路1680万级电流
• ±5%高精度电流
• EMI和音频噪声抑制
• 开路/短路检测
• 自主呼吸模式，节省主控功耗
• 通信接口：400kHz I²C
• 电源范围：2.7V~5.5V，地址可扩展
• 封装：QFN-20L 3mm×3mm×0.75mm
更多关于艾为灯语®系列产品及灯效算法介绍，请回顾《【技术帖】艾为灯语®点亮科技生活，照亮艺术之美》
3 Charger
可拆卸的手柄让掌机衍生出多种游戏形态，被多款掌机采用，这对手柄的充电与续航带来了挑战。艾为电子的Charger产品为手柄提供最大2.5A、六重充电保护的快速安全充电体验。快充在手，续航无忧。
开关充电IC AW32257
图5 AW32257原理图
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I²C接口可调参数：
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2.5A充电电流（RSNS=33mΩ）
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VBUS引脚最高耐压20V
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涓流-恒流-恒压 三段充电，自动检测复充
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多重保护，高可靠性：VBUS OVP、VBUS_MIN检测、电池OVP、OTP
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充电状态和故障指示
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封装：FCQFN-20L 2.0mm×2.0mm×0.55mm
- 02 音频和显示 -
Audio PA，OLED Power，背光驱动 + LCD Bias
对于游戏掌机的体验而言，饱满的声音和流畅、清晰的屏幕显示效果是至关重要的。听觉体验离不开音效处理与音频响度，视觉体验则通过屏幕的刷新率和亮度加持，以下是艾为电子针对游戏掌机的音频和显示方案。
1 Audio PA + 音效算法
经过多年耕耘，艾为电子的音频产品线PA + 国民神仙算法awinicSKTune®的软硬件产品都已逐步完备，针对掌机应用，艾为电子推荐Digital Smart K+awinicSKTune®V7的组合。
Digital Smart K AW88399
图6 AW88399原理图
集成awinicSKTune®算法
集成喇叭电流、电压检测功能
智能升压电压模块，效率高达81.6%
RF噪声和“Pop-Click”抑制，去除TDD噪声
低噪声：8.6μV，THD+N: 0.01%
I²S/TDM音频接口，1MHz I²C控制接口
支持超声应用，TDM/I²S采用96kHz工作频率
各电压工作范围 VDD：3V~5.5V，DVDD：1.65V~1.95V，VDDIO: 1.65V~3.6V
保护功能：SCP(Short-Circuit)，OTP，UVLO，OVP
支持PVDD引脚外部供电
封装：WBQFN-32L 4mm×4mm×0.75mm
艾为音效算法awinicSKTune®V7
2 屏幕显示
市面常见的AMOLED和LCD屏幕在游戏掌机中都有应用，艾为电子针对两种屏幕应用分别准备了显示电源产品推荐方案。
AMOLED屏幕：AW37577E
图7 AW37577E原理图
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Vin: 2.9V ~ 5.0V
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ASWIRE/ESWIRE一线脉冲调节
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ELVDD: 4.6V to 5V，100mV步进 (Default:4.6V)
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ELVSS: -6.6V to -1V， 100mV步进(Default:-4V)
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AVDD: 6.9V to 7.9V，50mV & 100mV步进 (Default:7.6V)
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最大输出电流：700mA(ELVDD/ELVSS)，150mA(AVDD)
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轻载降频模式，提升效率
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Fast Discharge功能
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1.2V IO
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封装: WLCSP-25B 2.07mm*2.07mm×0.602mm
LCD屏幕：AW9967 + AW37503/AW37504
图8 AW9967原理图
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支持低亮度应用，低至0.3% PWM调光占空比
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200mV基准电压（FB引脚）
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效率高达89% （2P7S LEDs负载）
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1.1MHz Boost开关频率
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38V OVP阈值，支持单串10颗LEDs
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VIN范围：2.7V~5.5V
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封装：DFN-6L 2mm×2mm×0.75mm
图9 AW37503原理图
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VIN范围：2.7V~5.5V
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OUTP范围: 4.0V~6.0V (100mV/Step)
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OUTN范围: -6.0V~-4.0V (100mV/Step)
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最大输出电流: 220mA
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效率: η > 85% (IOUT > 40 mA)
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输出电压精度：±1.5%
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封装：WLCSP-15B 1.27mm×2.00mm×0.625mm
- 03 USB端口防护 -
为了支持更强大的平台性能，多款掌机选择了超过10000mA·h大容量电池和和最高100W（20V/5A）充电功率。高压充电则需要匹配相应的端口防护方案，艾为电子推荐VBUS OVP + CC OVP + 高压OCP方案。
VBUS OVP：AW32105
图10 AW32105原理图
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VIN范围：3.1V~28V
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超低导通阻抗：典型值20mΩ，降低充电时的发热
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电阻可调OVP阈值
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输入/输出真隔离，背靠背功率管架构
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快速OVP响应时间：典型值50ns
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集成±100V浪涌保护能力
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ESD保护能力：±8kV，IEC 61000-4-2 接触放电
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封装：WLCSP-15B 2.54mm×1.49mm×0.555mm
CC OVP：AW3562x
图11 AW35622原理图
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4通道OVP (CC1、CC2、SBU1、SBU2)：耐压32VDC，支持USB3.1 28V充电
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6通道ESD保护（符合IEC 61000-4-2标准）：C_CC1、 C_CC2、C_SBU1、C_SBU2、D1、D2
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CC1、CC2 功率管支持600mA过流能力
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集成 “死电池”电阻
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封装：QFN-20L 3.0mm×3.0mm×0.75mm
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CSP-16B 1.64mm×1.64mm×0.54mm
28V耐压OCP：AW35065
图12 AW35065原理图
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VIN范围：2.7~5.5V
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VOUT端口耐压28V，VOUT OVP阈值：典型值5.8V
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可调限流阈值：0.1A~4A
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限流阈值精度：±7%（0.5A~2.5A）
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低导通阻抗：35mΩ (Typ.)
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集成软启动功能
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背靠背架构，输入/输出真隔离
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封装：FCQFN-12L 1.3mm×1.8mm×0.4mm
- 04 通用器件 -
负载开关，逻辑器件
围绕通用器件的应用，艾为电子重点推荐负载开关、逻辑器件进行匹配。
双通道、6A负载开关AW35142，支持启动边沿速率可调，助力整机的功耗和时序管理
图13 AW35142原理图
带OD输出的缓冲逻辑器件 AWS74LVC1G07
图14 AWS74LVC1G07原理图
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VCC范围：1.65V~3.6V
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输出能力 24mA，VCC=3.0V
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VCC断电时输出高阻，与输入隔离
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支持TTL控制接口
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封装：SOT353-5L 2.07mm×1.26mm×1.1mm
- 总 结 -
顺应游戏掌机的回归潮流，艾为电子基于手柄应用、音频/屏幕显示、USB端口防护和通用器件四大应用场景推出相应的产品组合方案，为品牌和用户提供酷炫、可靠的使用体验。目前艾为电子的产品已陆续进入联想等游戏掌机头部厂商，并将推出更多适用产品，助力游戏掌机领域取得更好的发展。
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