智能手機microUSB端口數據線(xiàn)保護方案

　　1.智能手機micro USB端口存在的問(wèn)題

　　目前市場(chǎng)上的智能移動(dòng)手機，絕大多數設備集大屏幕和多種功能于一身，同時(shí)還要求設備能長(cháng)時(shí)間工作，這勢必需要更大容量的電池來(lái)支持這一特性。而電池容量的增大，如果還是按照以前的小電流充電，必然會(huì )增加充電時(shí)間，這會(huì )大大降低智能手機的用戶(hù)體驗。如果需要充電時(shí)間不變、或者在短時(shí)間內能完成90%電池充電，就必須使用充電電流更大的手機充電器。

　　因此為符合智能手機的這一變化，目前市場(chǎng)上主流的手機充電器已經(jīng)由之前的500mA~700mA充電電流變成了1A~2A的充電電流。充電電流的增大，對于充電數據線(xiàn)的要求也提出了更高的要求，不僅僅是數據線(xiàn)中電源線(xiàn)和接地線(xiàn)的線(xiàn)徑變粗，同時(shí)對于小型的microUSB端口接觸的可靠性也要求更高。如果microUSB端口在使用過(guò)程中有接觸不良、或者有異物掉入(類(lèi)似汗液之類(lèi)東西)等情況發(fā)生，那么在2A電流充電的過(guò)程中，在microUSB端口處就會(huì )有很大的功耗(I2R的關(guān)系)，如果這個(gè)功耗大大的超過(guò)手機microUSB端口能承受的范圍，端口就會(huì )發(fā)熱，進(jìn)而燒黑，嚴重情況下會(huì )燒毀手機，發(fā)生火災。在智能手機實(shí)際使用過(guò)程中，發(fā)生手機燒毀甚至爆炸的案例，也時(shí)有所聞，這對消費者的人身安全構成了重大的危險，對智能手機microUSB端口的安全保護也成為眾多廠(chǎng)家亟需完善的課題。

　　針對智能手機數據線(xiàn)的microUSB端口存在的以上風(fēng)險，TE Connectivity公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)TE公司)電路保護事業(yè)部已經(jīng)提出了解決方案，使用高分子正溫度系數可恢復電阻(PolySwitch產(chǎn)品)安裝在microUSB數據線(xiàn)內部進(jìn)行有效溫度保護。下文首先介紹一下PolySwitch產(chǎn)品。

　　2.PolySwitch產(chǎn)品特性介紹

　　TE公司電路保護部門(mén)PolySwitch器件是由半晶狀聚合物和導電微粒復合而成。在正常溫度下，導電微粒在聚合物中構成低電阻的網(wǎng)格(如圖1所示)。然而，不論因為通過(guò)器件的電流升高或者因為環(huán)境溫度升高，當溫度高至器件的開(kāi)關(guān)溫度(TSw)時(shí)，聚合物內的晶狀體將熔化并變成非晶狀。而在晶狀體的熔化過(guò)程中其體積將增加并分離了導電粒子，從而導致器件電阻非線(xiàn)性的增加。

　　圖1 PolySwitch工作原理

　　只要外部施加的電源電壓保持在這個(gè)電平，則器件會(huì )一直鎖定在動(dòng)作狀態(tài)(即器件會(huì )一直保持閂鎖在保護狀態(tài))。一旦電壓下降或者電源被斷開(kāi)重新啟動(dòng)后，PolySwitch器件就會(huì )恢復到正常工作狀態(tài)。

　　3.TE公司的micro USB端口保護方案介紹

　　從上文知道，TE公司的可恢復保險電阻PolySwitch產(chǎn)品是一種可以實(shí)現過(guò)溫以及過(guò)流保護的器件。在智能手機microUSB端口數據線(xiàn)保護方案中，只需要簡(jiǎn)單地把PolySwitch器件串聯(lián)到microUSB接口Vbus電源中，只要PolySwitch產(chǎn)品監測到microUSB端口的溫度超過(guò)一定數值，可恢復保險電阻就會(huì )動(dòng)作，電阻增大，從而切斷高達2A的充電電流，使microUSB端口的溫度冷卻下來(lái)而不至于損壞端口。

　　在使用中需要注意的是，要把PolySwitch產(chǎn)品放置到microUSB數據線(xiàn)一側，才能對端口發(fā)生的故障實(shí)現有效的保護。如果把PolySwitch放置到智能手機內部，也就是手機的電源輸入端處，雖然這個(gè)方式可以對手機內部的短路和過(guò)流實(shí)現有效的保護，但是對于在microUSB端口發(fā)生的故障不能實(shí)現有效地保護，因為由于端口處異物的存在，在microUSB端口就形成了一個(gè)低阻回路，手機充電器的電流可以經(jīng)由microUSB端口的低阻回路回到充電器電路中，也就是電流不會(huì )再流到手機內部。圖2是智能手機microUSB端口保護簡(jiǎn)圖。電路保護的一個(gè)原則就是保護元件一定要放在被保護電路的上游處，這樣才能對下游的電子器件實(shí)現有效地保護。對于這種故障原因，PolySwitch一定要放在故障點(diǎn)即端口之前才能有效地實(shí)現保護，所以PolySwitch產(chǎn)品放在microUSB數據線(xiàn)內部是一種切實(shí)可行的方案。

　　圖2智能手機microUSB端口保護簡(jiǎn)圖

　　對于智能手機microUSB端口保護，TE公司的PolySwitch方案，和集成電路方案相比，具有可靠性高，成本低，使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。集成電路方案利用溫度傳感器檢測端口溫度，需要溫度檢測芯片、NTC溫度傳感器以及控制回路等，元器件多，設計復雜，成本高。TE公司的PolySwitch通過(guò)UL認證，是一種可靠性非常高的元器件，只需要一個(gè)元件就能實(shí)現有效全面保護。同時(shí)TE公司的電路保護事業(yè)部憑借著(zhù)幾十年在可恢復保險電阻產(chǎn)品的經(jīng)驗，更可將該產(chǎn)品與microUSB端口處安裝設計的影響簡(jiǎn)化到最小化，從外觀(guān)上基本不改變microUSB數據線(xiàn)的原有形狀。

　　4.結束語(yǔ)

　　microUSB數據線(xiàn)不僅僅在智能手機上有著(zhù)廣泛應用，在其它移動(dòng)智能設備比如平板電腦上同樣有著(zhù)非常普遍的應用。TE電路保護部始終致力于提高用戶(hù)使用的安全性，在智能設備microUSB端口的保護提出了很多具體實(shí)施方案，為客戶(hù)提供一整套完整的保護解決方案。