有關(guān)手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)及解決方案
加入技術(shù)交流群
但在標(biāo)準(zhǔn)的諾基亞適配器中，有很大一部分適配器的輸出電壓是高于7V的，圖3是諾基亞適配器AC-3C的輸出特性曲線，從圖中可以看出， AC-3C的輸出電壓在空載時(shí)為7.5V，而有的諾基亞充電器的輸出電壓會(huì)高達(dá)8～9V。為了適應(yīng)諾基亞適配器，曾有如圖5所示的用高壓LDO設(shè)計(jì)的手機(jī)充電系統(tǒng)方案：
圖5：針對(duì)諾基亞適配器的手機(jī)充電系統(tǒng)方案。
但這個(gè)方案會(huì)有一些問(wèn)題，首先高壓LDO由于工藝尺寸較大(為了承受高輸入電壓)，導(dǎo)通電阻RDS(ON)會(huì)比較大，諾基亞適配器的輸出電壓會(huì)隨輸出電流增大而逐漸降低，充電電流越大，輸出電壓越低，過(guò)大的LDO導(dǎo)通電阻會(huì)使電壓進(jìn)一步降低，而LDO后面的充電模塊也有一定的導(dǎo)通壓降，這樣就可能會(huì)有加到電池上的電壓太低而使電池充不滿的情況。另外LDO多采用SOT23-5L的封裝形式，高輸入電壓充電時(shí)在LDO內(nèi)部的功耗比較大，散熱會(huì)存在問(wèn)題。沒(méi)有OVP保護(hù)功能、整個(gè)方案的占板面積大、成本高也都是這個(gè)方案的缺點(diǎn)，所以一個(gè)適用于諾基亞適配器的單芯片手機(jī)充電系統(tǒng)方案是設(shè)計(jì)人員迫切需要的。
圖6：適用于諾基亞適配器的單芯片手機(jī)充電系統(tǒng)方案。
而上海艾為推出的降壓OVP——AW3208是專門針對(duì)諾基亞適配器推出的一款OVP芯片。AW3208的OVP電壓高達(dá)10.5V，對(duì)于輸出電壓在8～9V的諾基亞適配器，AW3208工作在降壓的LDO模式，輸出給手機(jī)平臺(tái)充電模塊的電壓為5.25V(CHRIN電壓)，保證手機(jī)平臺(tái)的充電模塊可以正常充電，而對(duì)于輸出電壓在5～6V的適配器，AW3208的輸出模式為直通模式，盡可能的減小導(dǎo)通壓降，即使使用輸出電壓比較低的適配器，也確保能把電池充滿。
對(duì)于輸出電壓比較高的適配器，工作在LDO模式的AW3208充電時(shí)內(nèi)部功耗會(huì)比較大，除了具備過(guò)溫保護(hù)功能和過(guò)流限流功能外，AW3208還集成了創(chuàng)新的K-Charge技術(shù)，充電時(shí)會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)芯片的結(jié)溫，芯片結(jié)溫升高到一定值后若繼續(xù)升高，則芯片會(huì)減小輸出電流以限定芯片內(nèi)部功耗，盡量避免芯片結(jié)溫繼續(xù)升高至進(jìn)入反復(fù)的過(guò)熱保護(hù)狀態(tài)，從而解決不能充電或充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。
另外基于安全性和可靠性的考慮，AW3208具備AW3206具備的其他所有功能和特點(diǎn)。
針對(duì)不同應(yīng)用的手機(jī)充電系統(tǒng)兼容性設(shè)計(jì)考慮
針對(duì)不同的應(yīng)用，手機(jī)充電系統(tǒng)的要求是不同的，有時(shí)可能還是彼此矛盾的。比如為了適應(yīng)諾基亞適配器，需要OVP芯片的OVP電壓要高于9V。但在中國(guó)國(guó)內(nèi)，若適配器的輸出電壓過(guò)高的話，國(guó)內(nèi)的手機(jī)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)證要求手機(jī)充電系統(tǒng)不能充電而處于保護(hù)狀態(tài)。設(shè)計(jì)人員在面對(duì)這兩種矛盾的要求時(shí)，往往只能設(shè)計(jì)兩套不同的方案，如果有一種方案能同時(shí)兼容這兩種矛盾的要求，對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)這個(gè)方案無(wú)疑是最佳的一個(gè)方案。
由于AW3206和AW3208引腳分布完全相同，同時(shí)從應(yīng)用的角度來(lái)看，兩顆芯片只是OVP電壓不同，外圍器件和原理圖完全相同(見(jiàn)圖3和圖6)，而且對(duì)手機(jī)平臺(tái)來(lái)說(shuō)，軟件控制也是完全相同，所以AW3206和AW3208剛好通過(guò)一個(gè)兼容設(shè)計(jì)來(lái)滿足上面的兩個(gè)矛盾的要求。
對(duì)于設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)手機(jī)充電系統(tǒng)時(shí)，可先按圖3或圖6設(shè)計(jì)好原理圖和PCB的Layout，設(shè)計(jì)好后只需更改BOM而不要更改PCB就可以滿足不同的要求了。
手機(jī)充電系統(tǒng)OVP芯片外圍器件的選取及PCB布局布線的一些考慮
1、輸入電容和輸出電容的選取
AW3206和AW3208的輸入引腳ACIN到地需要一個(gè)不小于1uF的輸入電容。這個(gè)輸入電容除了去耦外，還可以有效減小適配器在熱插拔時(shí)由于連接線的寄生電感效應(yīng)產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)沖電壓。另外這個(gè)電容建議選取耐壓不低于15V的X7R或X5R陶瓷電容。
AW3206和AW3208同樣在輸出引腳CHRIN到地需要一個(gè)輸出去耦合電容。這個(gè)電容對(duì)于AW3208尤其重要，因?yàn)檩敵鲭娙輰?duì)工作在LDO模式的AW3208的輸出穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，缺少這個(gè)電容CHRIN引腳的輸出電壓將會(huì)有可能振蕩。這里推薦選取耐壓為6.3V，電容值不小于1uF的X7R或X5R陶瓷電容。
2、PCB布局和布線的一些考慮和建議
PCB布局時(shí)需要考慮輸入引腳ACIN和輸出引腳CHRIN到地的輸入電容和輸出電容應(yīng)盡可能靠近ACIN和CHRIN引腳，電容的焊盤和引腳之間應(yīng)直接用一層走線，避免通過(guò)通孔用兩層走線。
PCB布線需要考慮從ACIN引腳至充電接口的走線、OUT引腳到采樣電流電阻的走線以及采樣電阻到電池的走線在滿足充電電流密度的基礎(chǔ)上盡量寬，盡可能的減小走線的寄生電阻。
為了獲得更好的散熱性能，AW3206/AW3208的散熱片應(yīng)和GND引腳一起直接連接到PCB的大面積鋪地層上，同時(shí)在散熱片下面的鋪地層再打上盡可能多的通孔，用通孔將所有鋪地層連接在一起，通過(guò)通孔和大面積的鋪地層減小熱阻，提高散熱性能。
本文小結(jié)
本文討論了手機(jī)充電系統(tǒng)中面臨的一些問(wèn)題，并對(duì)這些問(wèn)題提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，以幫助設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出能滿足更穩(wěn)定、更可靠要求的手機(jī)充電系統(tǒng)，使其產(chǎn)品能在眾多的產(chǎn)品中獨(dú)樹一幟，而不是“泯然眾人”。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/166165.htm
評(píng)論