有关手机充电系统设计挑战及解决方案

随着半导体工艺的不断进步，手机平台的集成度和主频越来越高，芯片面积越来越小，随之带来的问题是平台芯片的耐压也随之降低。早期平台的耐压比较高，非稳压适配器的空载输出电压或者适配器热插拔时的瞬态过压手机平台是可以承受的。而采用先进工艺制程的手机平台由于集成度高，耐压低，前面所述的电压直接加到手机平台芯片上就有可能会引起芯片的损伤，所以采用先进工艺制程的手机平台就要求设计人员应用时需要在适配器和手机平台对应的充电模块之间增加一个输入过压保护(OVP)芯片，防止适配器输出的过高电压对手机平台芯片产生损伤。例如MTK的早期手机平台MT6305/5318、展讯的SC6600L的充电引脚最高可承受电压为15V，高通的QSC6240/6270的充电引脚最高可承受电压为18V，均不要求增加OVP芯片，而MTK的MT6223/6235/6238/6253由于充电引脚最高可承受电压只有9V，所以就要求增加OVP芯片，以防止适配器的过高输出电压对手机平台芯片产生损伤。

对于增加的OVP芯片，其可承受的最高耐压只要和早期的几个手机平台芯片的耐压相同就可以了，因为早期的手机平台芯片已经大批量出货，在市场的长期应用验证了其耐压的安全性和可靠性，所以对于增加的OVP芯片，其可承受的最高耐压只要在15V以上就已经足够了。

出于充电时的安全考虑，手机平台一般会限制充电电压在7V以下，适配器输出电压高于7V若直接接到手机充电模块是不允许充电的，另外由于国内统一的充电接口标准的实施，适配器的DC输出电压大多集中在5～6V，针对国内适配器的特点，OVP芯片主要是为了避免适配器热插拔时的瞬态过冲对手机平台芯片的累计性损伤。


图3：适用于国内适配器的单芯片手机充电系统方案。

而上海艾为的AW3206就是一款能满足国内手机充电系统要求的OVP芯片。AW3206的OVP保护电压为6.8V，适用于适配器输出电压为5～6V的国内手机充电系统。对于热插拔的瞬态过压，AW3206的100ns过压保护反应时间能确保手机充电系统的安全。AW3206高达±8KV(HBM)的ESD保护和±450mA的Latch-up保护都是增加手机充电系统的安全性和可靠性的有力基础。

为了增加手机充电系统的安全性和可靠性，AW3206具有以下特点：

1、6.8V的输入保护电压，适用于适配器输出电压为5～6V的国内手机充电系统；

2、集成K-Charge技术的输入限流保护，既能在芯片温度低的时候保证比较大的充电电流，又能在芯片结温太高时智能调整输出电流来限制结温，性能与安全兼顾；

3、集成具有防反灌功能的充电P-MOSFET，既节省成本，又可防止待机时电池电流反灌；

4、锂离子电池过压保护和过温保护。

兼容诺基亚适配器的手机充电系统面临的问题及应对措施

根据市场研究机构Gartner在今年的调查数据显示，诺基亚在全球的市场占有率为34.2%，仍是手机中第一大巨头，而且在某些新兴市场国家诺基亚的市场占有率更高，比如IDC的调查数据显示诺基亚2009年底在印度的市场占有率高达54%。由于诺基亚手机的普遍性，诺基亚适配器也是唾手可得，所以可兼容Nokia适配器的充电系统是设计人员需要考虑的。



图4：诺基亚适配器AC-3C的输出特性曲线。