有關(guān)手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)及解決方案
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時(shí)間：2011-05-12
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隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步，手機(jī)平臺(tái)的集成度和主頻越來(lái)越高，芯片面積越來(lái)越小，隨之帶來(lái)的問(wèn)題是平臺(tái)芯片的耐壓也隨之降低。早期平臺(tái)的耐壓比較高，非穩(wěn)壓適配器的空載輸出電壓或者適配器熱插拔時(shí)的瞬態(tài)過(guò)壓手機(jī)平臺(tái)是可以承受的。而采用先進(jìn)工藝制程的手機(jī)平臺(tái)由于集成度高，耐壓低，前面所述的電壓直接加到手機(jī)平臺(tái)芯片上就有可能會(huì)引起芯片的損傷，所以采用先進(jìn)工藝制程的手機(jī)平臺(tái)就要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)用時(shí)需要在適配器和手機(jī)平臺(tái)對(duì)應(yīng)的充電模塊之間增加一個(gè)輸入過(guò)壓保護(hù)(OVP)芯片，防止適配器輸出的過(guò)高電壓對(duì)手機(jī)平臺(tái)芯片產(chǎn)生損傷。例如MTK的早期手機(jī)平臺(tái)MT6305/5318、展訊的SC6600L的充電引腳最高可承受電壓為15V，高通的QSC6240/6270的充電引腳最高可承受電壓為18V，均不要求增加OVP芯片，而MTK的MT6223/6235/6238/6253由于充電引腳最高可承受電壓只有9V，所以就要求增加OVP芯片，以防止適配器的過(guò)高輸出電壓對(duì)手機(jī)平臺(tái)芯片產(chǎn)生損傷。
對(duì)于增加的OVP芯片，其可承受的最高耐壓只要和早期的幾個(gè)手機(jī)平臺(tái)芯片的耐壓相同就可以了，因?yàn)樵缙诘氖謾C(jī)平臺(tái)芯片已經(jīng)大批量出貨，在市場(chǎng)的長(zhǎng)期應(yīng)用驗(yàn)證了其耐壓的安全性和可靠性，所以對(duì)于增加的OVP芯片，其可承受的最高耐壓只要在15V以上就已經(jīng)足夠了。
出于充電時(shí)的安全考慮，手機(jī)平臺(tái)一般會(huì)限制充電電壓在7V以下，適配器輸出電壓高于7V若直接接到手機(jī)充電模塊是不允許充電的，另外由于國(guó)內(nèi)統(tǒng)一的充電接口標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，適配器的DC輸出電壓大多集中在5～6V，針對(duì)國(guó)內(nèi)適配器的特點(diǎn)，OVP芯片主要是為了避免適配器熱插拔時(shí)的瞬態(tài)過(guò)沖對(duì)手機(jī)平臺(tái)芯片的累計(jì)性損傷。
圖3：適用于國(guó)內(nèi)適配器的單芯片手機(jī)充電系統(tǒng)方案。
而上海艾為的AW3206就是一款能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)手機(jī)充電系統(tǒng)要求的OVP芯片。AW3206的OVP保護(hù)電壓為6.8V，適用于適配器輸出電壓為5～6V的國(guó)內(nèi)手機(jī)充電系統(tǒng)。對(duì)于熱插拔的瞬態(tài)過(guò)壓，AW3206的100ns過(guò)壓保護(hù)反應(yīng)時(shí)間能確保手機(jī)充電系統(tǒng)的安全。AW3206高達(dá)±8KV(HBM)的ESD保護(hù)和±450mA的Latch-up保護(hù)都是增加手機(jī)充電系統(tǒng)的安全性和可靠性的有力基礎(chǔ)。
為了增加手機(jī)充電系統(tǒng)的安全性和可靠性，AW3206具有以下特點(diǎn)：
1、6.8V的輸入保護(hù)電壓，適用于適配器輸出電壓為5～6V的國(guó)內(nèi)手機(jī)充電系統(tǒng)；
2、集成K-Charge技術(shù)的輸入限流保護(hù)，既能在芯片溫度低的時(shí)候保證比較大的充電電流，又能在芯片結(jié)溫太高時(shí)智能調(diào)整輸出電流來(lái)限制結(jié)溫，性能與安全兼顧；
3、集成具有防反灌功能的充電P-MOSFET，既節(jié)省成本，又可防止待機(jī)時(shí)電池電流反灌；
4、鋰離子電池過(guò)壓保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)。
兼容諾基亞適配器的手機(jī)充電系統(tǒng)面臨的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施
根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Gartner在今年的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，諾基亞在全球的市場(chǎng)占有率為34.2%，仍是手機(jī)中第一大巨頭，而且在某些新興市場(chǎng)國(guó)家諾基亞的市場(chǎng)占有率更高，比如IDC的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示諾基亞2009年底在印度的市場(chǎng)占有率高達(dá)54%。由于諾基亞手機(jī)的普遍性，諾基亞適配器也是唾手可得，所以可兼容Nokia適配器的充電系統(tǒng)是設(shè)計(jì)人員需要考慮的。
圖4：諾基亞適配器AC-3C的輸出特性曲線。
評(píng)論