手機USB充電所面臨的綠色挑

一個手機用戶一年會產(chǎn)生約17公斤的二氧化碳，相當(dāng)于汽車行駛111公里。這個數(shù)字不是很大，在保護環(huán)境方面似乎不是優(yōu)先考慮的對象。然而，如果換一個角度看，你會發(fā)現(xiàn)，去年全球手機出貨量達(dá)12億部，每一部手機都有自己專用的充電器。在這12億部手機中，估計有5億部是替代性手機。拿到一部新手機通常都會讓人興奮不已，但人們對更換充電器顯然沒有任何興趣。當(dāng)你認(rèn)識到手機更新?lián)Q代的周期平均是18個月，而大多數(shù)手機都有專用充電器(包括同一個牌子的手機)，那么對家里冒出3到4個沒用的手機充電器就不會感到奇怪了。事實上，以前的充電器適用于新手機的概率只有10%左右。

這也是我們開始看到政府和機構(gòu)以及手機產(chǎn)業(yè)中的著名企業(yè)成立專門組織來減少這種浪費的原因了。

中國信產(chǎn)部在2006年12月頒布了一份新的標(biāo)準(zhǔn)，即YD/T 1591-2006，旨在標(biāo)準(zhǔn)化墻式充電器和連接電纜。在中國市場上發(fā)布的每部新手機都必須經(jīng)過認(rèn)證以符合這一標(biāo)準(zhǔn)要求。

2009年2月在巴塞羅納舉行的最近一次移動世界大會上取得了另外一項重大進展，即GSMA(包括5家全球最大的手機制造商)和17家手機運營商一致同意在2012年前提供使用微型USB連接器的通用充電解決方案(UCS)。

這一行動將有望消除高達(dá)51,000噸無用的手機充電器。假設(shè)手機充電器的生產(chǎn)量每年會削減兩成，那么這個產(chǎn)業(yè)每年有望減少1,300～22,00萬噸的溫室效應(yīng)氣體。

除了對生態(tài)有明顯影響外，當(dāng)你周末與家人一起出去度假時你就不再需要攜帶兩三個充電器了，你完全可以找某個人借一個充電器給你的手機充電。

標(biāo)準(zhǔn)化

然而，為了使UCS取得成功，對手機制造商的第一個要求是其對通過USB對電池充電的標(biāo)準(zhǔn)表示贊同。于2007年8月8日頒布的電池充電規(guī)范1.0版本，規(guī)定了便攜式設(shè)備從USB專用充電器獲取電流的限制和檢測機制。中國通信標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1591-2006對在中國發(fā)布的手機也提出了同樣的要求。

手機需要檢測并判斷插入的是一個USB充電器還是另一個進行數(shù)據(jù)交換的終端(如計算機、其他手機等)。為了做到這一點，D+和D-在USB充電器內(nèi)被短路(通過一個必須小于200Ω的電阻RDCHGR_DAT)。如果有個設(shè)備通過USB端口連接到手機，D+線將被驅(qū)動到VDAT_SRC電壓，吸收電流為IDAT_SRC。如果在D-線上檢測到一個特定電壓(取決于RDCHGR_DAT和IDAT_SRC)，即意味著手機連到了USB充電器。

上述電池充電規(guī)范規(guī)定充電器最大輸出電流必須是1.5A，充電器最大輸出電壓必須是5.25V。中國的YD/T 1591-2006規(guī)定充電器最大輸出電流為1.8A。

主要挑戰(zhàn)在于保護

然而，主要挑戰(zhàn)還不是如今已有完善規(guī)定的電池充電標(biāo)準(zhǔn)，而是USB充電器的質(zhì)量。事實上，一部昂貴的智能手機可能被連接到一個質(zhì)量很差的USB充電器，比如沒有充電監(jiān)視、沒有保護、噪聲很大等等。如果手機被外部充電器弄壞用戶是不能接受的，而且可以肯定的是，如果某個品牌的手機很容易因充電而損壞，那么這個手機牌子給人的印象會大打折扣。

因此，由于手機制造商再無法控制墻式充電器的質(zhì)量，因此他們需要將保護電路直接安裝在終端內(nèi)部。保護手機要比保護充電器更具挑戰(zhàn)性，原因有兩個：

1. 由于已經(jīng)集成了數(shù)百項功能，手機的PCB尺寸大大減少。保護裝置的厚度必須適合超薄手機(總共才7mm厚)或翻蓋手機。

2. 保護裝置不能影響手機本身的性能，因此漏電流必須非常低。

為了選擇合適的保護器件，手機設(shè)計師必須對連接到USB端口的內(nèi)部充電電路進行風(fēng)險評估。

第一個人們熟知的風(fēng)險是靜電放電(ESD)。ESD可能在任何時間發(fā)生，無論手機是否在充電。用戶只要觸摸USB連接器，就可能向USB電路引入高達(dá)30kV的ESD浪涌電壓。很多設(shè)計師已經(jīng)知道，USB端口必須用能夠承受至少IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)中4級浪涌電壓(8kV接觸放電)的器件進行保護，對于他們來說，這并不是新的風(fēng)險。市場上大量的瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)二極管足以用來減輕這個風(fēng)險。

F1: 發(fā)生器輸出端的短路電流波形(8/20μs)