有關(guān)手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)及解決方案

引言

目前市場(chǎng)上有多種類(lèi)型的適配器可為鋰離子電池充電并為手機(jī)系統(tǒng)提供電源，同時(shí)由于中國(guó)實(shí)施了統(tǒng)一的手機(jī)充電接口，只要兼容的USB接口的連接線(xiàn)都可以為手機(jī)充電，這樣設(shè)計(jì)人員將無(wú)從得知消費(fèi)者究竟使用何種適配器為手機(jī)充電，而這些適配器的電氣規(guī)格會(huì)因?yàn)橹圃焐痰牟煌鳟?，同時(shí)由于半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步，手機(jī)平臺(tái)的主頻和集成度越來(lái)越高，芯片面積越來(lái)越小，但平臺(tái)芯片的耐壓也隨之降低，這些都為設(shè)計(jì)人員提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，要求設(shè)計(jì)人員必須設(shè)計(jì)出一個(gè)針對(duì)不同手機(jī)平臺(tái)在使用不同適配器的情況下均能滿(mǎn)足安全性和可靠性要求的手機(jī)充電系統(tǒng)。本文首先討論手機(jī)充電系統(tǒng)面臨的一些主要問(wèn)題，然后針對(duì)這些問(wèn)題提出了對(duì)應(yīng)的措施，以幫助設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

手機(jī)充電系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

手機(jī)充電系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題有輸入過(guò)壓、如何兼容諾基亞適配器、不同要求的手機(jī)充電系統(tǒng)兼容設(shè)計(jì)以及手機(jī)充電系統(tǒng)外圍器件的布局及PCB布線(xiàn)考慮等。

輸入過(guò)壓及過(guò)壓保護(hù)

導(dǎo)致輸入過(guò)壓的原因有很多，如使用非穩(wěn)壓的或者不正確的適配器，某些國(guó)家的電網(wǎng)不穩(wěn)導(dǎo)致適配器的輸出電壓隨市電電壓變化、適配器熱插拔或負(fù)載瞬態(tài)變化時(shí)引起的瞬態(tài)過(guò)壓等。使用非穩(wěn)壓的或者不正確的適配器和適配器熱插拔時(shí)的瞬態(tài)是引起輸入過(guò)壓最常見(jiàn)的情況。

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的適配器根據(jù)特性可劃分為兩種：穩(wěn)壓適配器和非穩(wěn)壓適配器。穩(wěn)壓適配器的輸出電壓通過(guò)內(nèi)部電路提供非常優(yōu)秀的線(xiàn)性調(diào)整率(Line Regulation)和負(fù)載調(diào)整率(Load Regulation)，而非穩(wěn)壓適配器所提供的輸出電壓取決于負(fù)載。圖1為典型的非穩(wěn)壓適配器和穩(wěn)壓適配器的輸出電壓與負(fù)載的關(guān)系曲線(xiàn)圖。



圖1：穩(wěn)壓與非穩(wěn)壓適配器的負(fù)載曲線(xiàn)圖。

而在適配器熱插拔時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)的過(guò)壓電壓，由于適配器連接線(xiàn)的寄生電感效應(yīng)，熱插拔時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)的輸出振蕩波形，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的衰減后會(huì)穩(wěn)定在DC值。圖2為5.5V適配器熱插拔時(shí)的瞬態(tài)波形，通常適配器熱插拔時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)壓峰值電壓是其DC值的兩倍左右。



圖2：直流輸出為5.5V的AC適配器熱插拔時(shí)的瞬態(tài)過(guò)壓波形