過(guò)電壓防護(hù)應(yīng)對(duì)充電器電壓風(fēng)險(xiǎn)
針對(duì)交流適配器所引入的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，TI中國(guó)區(qū)高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理張洪為作出了詳盡分析。當(dāng)普通交流適配器插入電子設(shè)備的一瞬間，相當(dāng)于接入一根2米長(zhǎng)的電纜線，存在一個(gè)約1個(gè)微亨到2個(gè)微亨之間的寄生電感，形成一個(gè)典型的串聯(lián)諧振電路。由于任何充電管理系統(tǒng)**時(shí)間先檢測(cè)電池是否短路等問(wèn)題，導(dǎo)致系統(tǒng)將延遲幾毫秒充電。在這幾毫秒中，電路的理想振蕩條件導(dǎo)致系統(tǒng)接入適配器的時(shí)候振蕩不可避免的存在，就可能使系統(tǒng)超出傳統(tǒng)充電管理產(chǎn)品的耐壓范圍(大部分充電管理產(chǎn)品的耐壓為7V)。據(jù)TI實(shí)際測(cè)量，峰值電壓的典型值是平均電壓的1.5到1.8倍。對(duì)于5V的系統(tǒng)而言，插入交流適配器幾毫秒時(shí)間里可能產(chǎn)生9V的峰值電壓。雖然9V的峰值電壓不一定會(huì)擊穿整個(gè)系統(tǒng)，但它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的潛在威脅是毫無(wú)疑問(wèn)的。“手機(jī)返修里50%是因?yàn)殡娫磫?wèn)題，而頭號(hào)問(wèn)題就是電池充電管理。”張洪為認(rèn)為電池充電設(shè)計(jì)**造成的手機(jī)故障至少占到一半的比例。
YD/T1591-2006允許交流適配器可以為各種電子產(chǎn)品充電，將電壓的不確定性進(jìn)一步擴(kuò)大，過(guò)電壓保護(hù)成為一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)迫在眉睫的充電難題。對(duì)此，YD/T1591-2006規(guī)定“手持機(jī)充電接口在導(dǎo)入6V以上電壓時(shí)，如果不能保證**充電，應(yīng)啟動(dòng)保護(hù)，在非預(yù)期電壓的情況下，不應(yīng)出現(xiàn)過(guò)熱、燃燒、爆炸以及其他電路損壞的現(xiàn)象。”顯然，過(guò)電壓保護(hù)已成為防止充電威脅**的一種強(qiáng)制執(zhí)行手段。
與一般充電管理IC不同的是，TI新發(fā)布的bq2407x充電管理IC將提供過(guò)電壓保護(hù)閾值分別為10.5V和6.6V的兩種版本。張洪為解釋了特別提供10.5V過(guò)電壓保護(hù)IC的原因是，部分充電交流適配器采用非隔離反饋的技術(shù)，其負(fù)載剛性呈斜線，待機(jī)電流的電壓會(huì)比較高，約為9V左右。如果采用6.6V版本的充電管理IC將誤觸發(fā)過(guò)壓保護(hù)，因此TI提供10.5V版本供選擇。
如果系統(tǒng)電壓過(guò)沖到9V，采用10.5V過(guò)電壓保護(hù)閾值的IC是否能停止充電？張洪為表示，在使用過(guò)電流保護(hù)閾值為10.5V的IC情況下，9V電壓確實(shí)可以繼續(xù)充電。但TI從溫度監(jiān)控的角度解決了**防護(hù)的問(wèn)題。一般芯片145℃為系統(tǒng)的極限工作溫度，125℃為**工作的溫度上限。TI另外開(kāi)發(fā)了熱管理功能，將IC的核心溫度控制在115℃，熱管理功能兼顧了IC**工作的*大容限。
拆除充電隱形?彈，兼容USB充電
手機(jī)爆炸的新聞?lì)l頻見(jiàn)諸報(bào)端，手機(jī)猶如隨身攜帶的**包，在消費(fèi)者身邊埋下**隱患。越來(lái)越多消費(fèi)類電子產(chǎn)品以電池供電實(shí)現(xiàn)移動(dòng)便攜，因而電池充電問(wèn)題進(jìn)入人們的視線。
張洪為表示，80%的電池爆炸事件是由于電池過(guò)充所導(dǎo)致的。一般手持設(shè)備在充電的時(shí)候，處于一邊工作一邊充電的模式。由于充電的同時(shí)，系統(tǒng)仍在消耗電流；而充電完畢的系統(tǒng)實(shí)際已停止充電，系統(tǒng)開(kāi)始轉(zhuǎn)入消耗電池電力。此時(shí)，如果用戶未拔除電源，仍以為電池處于100%滿電量的狀態(tài)，就會(huì)出現(xiàn)電子產(chǎn)品待機(jī)時(shí)間變短的情況。為避免這種電池充電不足的情況，有的廠商通過(guò)軟件手段控制電池不斷充電，令電池長(zhǎng)時(shí)間處于過(guò)充狀態(tài)，不僅縮短電池壽命，而且容易造成**隱患。bq2407x系列充電管理IC擁有獨(dú)特的電源路徑管理特性，借助內(nèi)置的MOS管**獲知系統(tǒng)消耗和電池充電的電流值，動(dòng)態(tài)地調(diào)整系統(tǒng)和電池供電，確保適時(shí)停止充電，并滿足系統(tǒng)的電流消耗需求。
“筆記本電腦電池充電通常采用Power Switch結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上述智能充電效果。”張宏偉進(jìn)一步分析，但是PowerSwitch的價(jià)格對(duì)于便攜式設(shè)備的成本而言是不可承受的，TI考慮到中國(guó)客戶的實(shí)際情況，以市場(chǎng)上中等偏低的價(jià)格提供bq2407x。
另外，bq2407x在上一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加了兼容USB充電標(biāo)準(zhǔn)的電源管理功能。USB2.0標(biāo)準(zhǔn)要求需要將設(shè)備的電流限制為2.5mA、100mA和500mA，超限可能導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)甚至損毀。以前的充電管理IC需要配置外圍電路才能實(shí)現(xiàn)USB模式輸入電流的限制，而現(xiàn)在一顆bq2407x就可以輕而易舉解決USB充電的問(wèn)題。IC首先和系統(tǒng)通信，如果系統(tǒng)沒(méi)有反饋，則認(rèn)為連接的是非USB器件，即交流適配器，進(jìn)入快充模式；反之，得到系統(tǒng)確認(rèn)后，IC進(jìn)入U(xiǎn)SB模式，并通過(guò)枚舉確定輸入電流為100mA還是500mA。這樣完成在USB和交流適配器之間自適應(yīng)的充電配備過(guò)程，而且對(duì)USB充電友好。
bq2407x適用于待機(jī)時(shí)耗電電流大、充電頻繁的電子設(shè)備，例如GPS導(dǎo)航儀、醫(yī)療設(shè)備、POS付款機(jī)、醫(yī)療化驗(yàn)設(shè)備以及其他需帶電工作的便攜產(chǎn)品，可以充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)充電路徑管理的作用，避免充電不當(dāng)造成系統(tǒng)崩潰。