“ 一小時(shí)充好電”-智能手機充電管理方案

　　前沿

　　蘋(píng)果iPhone的出現，讓智能手機的概念走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)。隨著(zhù)智能手機的快速普及，消費者對于智能手機功能以及體驗需求不斷提升，使得智能手機廠(chǎng)家不斷的追求硬件參數高配置。最為明顯的就是CPU核數以及屏幕尺寸不斷的變大，最近國產(chǎn)華為手機更是推出了6.1英寸，四核1.GHz CPU的Mate智能手機，把智能手機的硬件參數推到了另一個(gè)頂峰。但是這兩個(gè)硬件參數的提升卻嚴重的影響到了消費者對手機待機時(shí)間的需求。

　　年初，美國資訊公司 J.D. Power發(fā)布了2012年智能手機用戶(hù)滿(mǎn)意度調查報告，調查結果也表明手機電池是智能手機的使用瓶頸。該調查還顯示，手機電池的耗電量是決定客戶(hù)是否對手機滿(mǎn)意的最重要因素之一。一款簡(jiǎn)單的功能機，充滿(mǎn)電后放上十天半個(gè)月不充電也是稀松平常的事。但是智能手機每天都得插上充電器，就像回到了有線(xiàn)電話(huà)時(shí)代，總有條“繩子”跟著(zhù)你的手機。很遺憾鋰電池技術(shù)突破遠遠沒(méi)有跟上其它硬件的發(fā)展腳步，智能手機耗電激增更是將手機電池推向了絕對的瓶頸期。這種情況下，想要在電池端下工夫，只能增加電池體積以增大容量。目前主流手機電池容量多在1000-2000mAh之間，大尺寸的機器會(huì )出現配備2500mAh電池的手機，而華為的mate更是配了4050mAh的電池。

　　大容量電池必然帶來(lái)長(cháng)時(shí)間的充電時(shí)間，同時(shí)對智能手機的充電技術(shù)提出了更高的要求。本文主要對目前主流智能手機充電方案做個(gè)詳細的介紹。

　　無(wú)源分立器件方案

　　分立器件充電方案主要是從功能機時(shí)代延續過(guò)來(lái)，如圖1為MTK平臺目前在功能機平臺以及低端智能手機平臺的主流充電方案。充電的控制全部靠主平臺來(lái)控制，通過(guò)兩路ADC檢測引腳ISENS/BATSNS之間0.2歐姆電阻的電壓差，內部的邏輯電路會(huì )設置流過(guò)R1電阻的電流來(lái)實(shí)現對電池充電電流大小的控制，而且還通過(guò)7.5K電阻以及NMOS管隔離BB或者PMU直接面對VCHG充電器輸出的脈沖高壓沖擊，確保不會(huì )因為劣質(zhì)適配器輸出的高壓燒壞主芯片。

　　分立器件充電方案的優(yōu)勢是成本足夠便宜，劣勢就是充電電流比較少，目前市面主流的設置是500mA，而且充電的保護機制主要是靠平臺自身的軟硬件來(lái)實(shí)現。分立器件充電方案的優(yōu)缺點(diǎn)都比較明顯，但是在功能機時(shí)代，分立器件的優(yōu)勢得到極大發(fā)揚，而充電電流比較少的劣勢在功能機時(shí)代并沒(méi)有給消費者帶來(lái)太差的體驗感。正因為這樣，分立器件充電這套方案成為了所有功能機平臺的主流充電方案。

　　但是隨著(zhù)智能手機電池容量的不斷增大，分立器件充電電流較少的劣勢不斷顯現，因為成本的考慮，很多廠(chǎng)家想通過(guò)分立器件的方式來(lái)提升充電電流。但是分立器件由于散熱的太差很難實(shí)現較大電流充電，圖2 是圖1電路中大電流通路的三極管兩種封裝圖，從早期的SOT23-6封裝發(fā)展到為了支持更大電流充電的DFN2X2-8封裝，但是分立器件自身的結構只能通過(guò)管腳對空氣散熱，限制了不管是哪種封裝都沒(méi)有辦法取得很好的散熱效果。類(lèi)似的有源功率器件采用DFN、QFN封裝，看中的是可以利用封裝底部的散熱盤(pán)，這個(gè)散熱盤(pán)要有好的散熱效果必須接主板的大地，而無(wú)源的分立器件沒(méi)有辦法利用到散熱盤(pán)的這個(gè)有效散熱功能?！　?/p>

 

　　有源線(xiàn)性充電方案

　　在手機平臺還沒(méi)有高度集成化的時(shí)候，有源線(xiàn)性充電是手機充電的主流方案，后來(lái)隨著(zhù)平臺的不斷集成化，BB把充電的控制邏輯集成在自身的PMU里面，從散熱方面考慮，把需要過(guò)大電流的管子放置在外面，從而延伸出了分立器件的充電方案。隨著(zhù)智能手機的不斷普及，電池容量的不斷增大，對充電電流的要求不斷提升。上文描述的分立器件充電電流小、散熱差的問(wèn)題越來(lái)越嚴重，線(xiàn)性充電的集成方案有開(kāi)始陸續被一些更注重品質(zhì)的廠(chǎng)家采用。