应对充电设计多重挑战,多合一充电管理IC显成效

2011-07-27 18:35:44来源: 互联网
   中国信息产业部发布了意在统一充电器接口的“YD/T1591-2006移动通信手持机充电器及接口技术要求和测试方法”标准,这个强制标准节省了与电子设备捆绑销售的充电器。YD/T1591-2006的目的在于实现不同品牌手持电子设备之间可以通用充电器,一根连接线既可传输数据也能连接母充电器充电,进而实现各种品牌手持设备充电的通用性。对于系统设计而言,原本充电电路连接的固有交流适配器转变为可互换的交流适配器,然而不同厂商出品的交流适配器供电电压的稳定性和可靠性不尽相同,提高了电子设备充电电路所面临的风险性。

过电压防护应对充电器电压风险

   针对交流适配器所引入的设计难点,TI中国区高性能模拟产品业务开发经理张洪为作出了详尽分析。当普通交流适配器插入电子设备的一瞬间,相当于接入一根2米长的电缆线,存在一个约1个微亨到2个微亨之间的寄生电感,形成一个典型的串联谐振电路。由于任何充电管理系统第一时间先检测电池是否短路等问题,导致系统将延迟几毫秒充电。在这几毫秒中,电路的理想振荡条件导致系统接入适配器的时候振荡不可避免的存在,就可能使系统超出传统充电管理产品的耐压范围(大部分充电管理产品的耐压为7V)。据TI实际测量,峰值电压的典型值是平均电压的1.5到1.8倍。对于5V的系统而言,插入交流适配器几毫秒时间里可能产生9V的峰值电压。虽然9V的峰值电压不一定会击穿整个系统,但它对整个系统的潜在威胁是毫无疑问的。“手机返修里50%是因为电源问题,而头号问题就是电池充电管理。”张洪为认为电池充电设计不良造成的手机故障至少占到一半的比例。

   YD/T1591-2006允许交流适配器可以为各种电子产品充电,将电压的不确定性进一步扩大,过电压保护成为一个系统设计迫在眉睫的充电难题。对此,YD/T1591-2006规定“手持机充电接口在导入6V以上电压时,如果不能保证安全充电,应启动保护,在非预期电压的情况下,不应出现过热、燃烧、爆炸以及其他电路损坏的现象。”显然,过电压保护已成为防止充电威胁安全的一种强制执行手段。

与一般充电管理IC不同的是,TI新发布的bq2407x充电管理IC将提供过电压保护阈值分别为10.5V和6.6V的两种版本。张洪为解释了特别提供10.5V过电压保护IC的原因是,部分充电交流适配器采用非隔离反馈的技术,其负载刚性呈斜线,待机电流的电压会比较高,约为9V左右。如果采用6.6V版本的充电管理IC将误触发过压保护,因此TI提供10.5V版本供选择。

如果系统电压过冲到9V,采用10.5V过电压保护阈值的IC是否能停止充电?张洪为表示,在使用过电流保护阈值为10.5V的IC情况下,9V电压确实可以继续充电。但TI从温度监控的角度解决了安全防护的问题。一般芯片145℃为系统的极限工作温度,125℃为安全工作的温度上限。TI另外开发了热管理功能,将IC的核心温度控制在115℃,热管理功能兼顾了IC安全工作的最大容限。

拆除充电隐形?弹,兼容USB充电

    手机爆炸的新闻频频见诸报端,手机犹如随身携带的炸药包,在消费者身边埋下安全隐患。越来越多消费类电子产品以电池供电实现移动便携,因而电池充电问题进入人们的视线。

    张洪为表示,80%的电池爆炸事件是由于电池过充所导致的。一般手持设备在充电的时候,处于一边工作一边充电的模式。由于充电的同时,系统仍在消耗电流;而充电完毕的系统实际已停止充电,系统开始转入消耗电池电力。此时,如果用户未拔除电源,仍以为电池处于100%满电量的状态,就会出现电子产品待机时间变短的情况。为避免这种电池充电不足的情况,有的厂商通过软件手段控制电池不断充电,令电池长时间处于过充状态,不仅缩短电池寿命,而且容易造成安全隐患。bq2407x系列充电管理IC拥有独特的电源路径管理特性,借助内置的MOS管精确获知系统消耗和电池充电的电流值,动态地调整系统和电池供电,确保适时停止充电,并满足系统的电流消耗需求。

  “笔记本电脑电池充电通常采用Power Switch结构实现上述智能充电效果。”张宏伟进一步分析,但是Power Switch的价格对于便携式设备的成本而言是不可承受的,TI考虑到中国客户的实际情况,以市场上中等偏低的价格提供bq2407x。

另外,bq2407x在上一代产品的基础上增加了兼容USB充电标准的电源管理功能。USB2.0标准要求需要将设备的电流限制为2.5mA、100mA和500mA,超限可能导致系统死机甚至损毁。以前的充电管理IC需要配置外围电路才能实现USB模式输入电流的限制,而现在一颗bq2407x就可以轻而易举解决USB充电的问题。IC首先和系统通信,如果系统没有反馈,则认为连接的是非USB器件,即交流适配器,进入快充模式;反之,得到系统确认后,IC进入USB模式,并通过枚举确定输入电流为100mA还是500mA。这样完成在USB和交流适配器之间自适应的充电配备过程,而且对USB充电友好。

bq2407x适用于待机时耗电电流大、充电频繁的电子设备,例如GPS导航仪、医疗设备、POS付款机、医疗化验设备以及其他需带电工作的便携产品,可以充分发挥动态充电路径管理的作用,避免充电不当造成系统崩溃。

关键字:应对  充电  挑战  成效

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0727/article_7654.html
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