有關(guān)手機充電系統設計挑戰及解決方案
隨著(zhù)半導體工藝的不斷進(jìn)步,手機平臺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)題是平臺芯片的耐壓也隨之降低。早期平臺的耐壓比較高,非穩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)壓手機平臺是可以承受的。而采用先進(jìn)工藝制程的手機平臺由于集成度高,耐壓低,前面所述的電壓直接加到手機平臺芯片上就有可能會(huì )引起芯片的損傷,所以采用先進(jìn)工藝制程的手機平臺就要求設計人員應用時(shí)需要在適配器和手機平臺對應的充電模塊之間增加一個(gè)輸入過(guò)壓保護(OVP)芯片,防止適配器輸出的過(guò)高電壓對手機平臺芯片產(chǎn)生損傷。例如MTK的早期手機平臺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)高輸出電壓對手機平臺芯片產(chǎn)生損傷。
對于增加的OVP芯片,其可承受的最高耐壓只要和早期的幾個(gè)手機平臺芯片的耐壓相同就可以了,因為早期的手機平臺芯片已經(jīng)大批量出貨,在市場(chǎng)的長(cháng)期應用驗證了其耐壓的安全性和可靠性,所以對于增加的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,手機平臺一般會(huì )限制充電電壓在7V以下,適配器輸出電壓高于7V若直接接到手機充電模塊是不允許充電的,另外由于國內統一的充電接口標準的實(shí)施,適配器的DC輸出電壓大多集中在5~6V,針對國內適配器的特點(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)沖對手機平臺芯片的累計性損傷。

圖3:適用于國內適配器的單芯片手機充電系統方案。
而上海艾為的AW3206就是一款能滿(mǎn)足國內手機充電系統要求的OVP芯片。AW3206的OVP保護電壓為6.8V,適用于適配器輸出電壓為5~6V的國內手機充電系統。對于熱插拔的瞬態(tài)過(guò)壓,AW3206的100ns過(guò)壓保護反應時(shí)間能確保手機充電系統的安全。AW3206高達±8KV(HBM)的ESD保護和±450mA的Latch-up保護都是增加手機充電系統的安全性和可靠性的有力基礎。
為了增加手機充電系統的安全性和可靠性,AW3206具有以下特點(diǎn):
1、6.8V的輸入保護電壓,適用于適配器輸出電壓為5~6V的國內手機充電系統;
2、集成K-Charge技術(shù)的輸入限流保護,既能在芯片溫度低的時(shí)候保證比較大的充電電流,又能在芯片結溫太高時(shí)智能調整輸出電流來(lái)限制結溫,性能與安全兼顧;
3、集成具有防反灌功能的充電P-MOSFET,既節省成本,又可防止待機時(shí)電池電流反灌;
4、鋰離子電池過(guò)壓保護和過(guò)溫保護。
兼容諾基亞適配器的手機充電系統面臨的問(wèn)題及應對措施
根據市場(chǎng)研究機構Gartner在今年的調查數據顯示,諾基亞在全球的市場(chǎng)占有率為34.2%,仍是手機中第一大巨頭,而且在某些新興市場(chǎng)國家諾基亞的市場(chǎng)占有率更高,比如IDC的調查數據顯示諾基亞2009年底在印度的市場(chǎng)占有率高達54%。由于諾基亞手機的普遍性,諾基亞適配器也是唾手可得,所以可兼容Nokia適配器的充電系統是設計人員需要考慮的。

圖4:諾基亞適配器AC-3C的輸出特性曲線(xiàn)。
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