1、智能手機(jī)快速充電方案2011年10月20日前言在早期，有一個(gè)蘋果創(chuàng)造了地球的引力，現(xiàn)在有一個(gè)蘋果加速了智能機(jī)器時(shí)代的到來(lái)。自去年以來(lái)，主要主流基帶制造商有MTK、高通、博通、馬維爾、STE等。推出了智能手機(jī)解決方案。在2G時(shí)代，功能手機(jī)趨于飽和，競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。與此同時(shí)，各大手機(jī)公司都在押注智能手機(jī)，希望抓住第一個(gè)機(jī)會(huì)。不幸的是，在功能手機(jī)時(shí)代，沒有哪家公司能像MTK一樣提供tunekey，而且軟件驅(qū)動(dòng)程序嚴(yán)重短缺。智能機(jī)器已經(jīng)成為一項(xiàng)高投資、長(zhǎng)回報(bào)的投資，這使得只有華為、中興等大公司才有可能在智能機(jī)器上有所斬獲，而在中國(guó)很少有專注于PCBA的IDH在智能機(jī)器上進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)并正在賺錢。據(jù)is

2、uppli統(tǒng)計(jì)，雖然近兩年智能手機(jī)的增長(zhǎng)極其驚人，但全球仍有70%以上的用戶使用功能手機(jī)，而在中國(guó)，這一比例約為85%。此外，國(guó)內(nèi)IDH在智能手機(jī)的研發(fā)方面遇到了很多挑戰(zhàn)，手機(jī)芯片巨頭聯(lián)發(fā)科技(聯(lián)發(fā)科技)最近表示，他們認(rèn)為大多數(shù)用戶仍然喜歡價(jià)格相對(duì)較低的功能手機(jī)，因此功能手機(jī)市場(chǎng)仍有廣闊的發(fā)展空間。最近，聯(lián)發(fā)科技將推出一款“類似智能手機(jī)”的產(chǎn)品，使功能手機(jī)能夠像智能手機(jī)一樣堆疊豐富的應(yīng)用。這種智能機(jī)器將支持用戶界面、網(wǎng)上沖浪和大屏幕全觸摸。通過這些功能的實(shí)現(xiàn)，智能機(jī)器可以通過網(wǎng)絡(luò)下載軟件，功能機(jī)器也可以像智能手機(jī)一樣擴(kuò)展個(gè)性化應(yīng)用。像智能機(jī)器一樣，有了智能機(jī)器的功能，電池壽命將成為死胡同之一。

3、在現(xiàn)實(shí)生活中，我們可能經(jīng)常會(huì)看到身邊的朋友帶著兩部手機(jī)，一部用于打電話，另一部用于娛樂。因?yàn)椴还芷聊挥卸啻?，性能有多高，電池都沒電了，一切都是一團(tuán)云。特別是在印度和其他第三世界國(guó)家，收費(fèi)在許多地方也是一個(gè)問題。2007年，印度付費(fèi)電話公司Micromax的高管們注意到了一個(gè)新奇的景象。他們發(fā)現(xiàn)在印度東部的一個(gè)村子里，人們排在一個(gè)男人的前面，后面跟著一輛自行車。這個(gè)人的自行車與汽車電池綁在一起。在每個(gè)人都給了他幾盧比后，他可以插上手機(jī)充電半小時(shí)。這些村民家里沒有電。為了解決電池壽命問題，長(zhǎng)虹和飛利浦等早期功能手機(jī)制造商已經(jīng)開發(fā)出大容量電池手機(jī)或使用雙電池單芯片解決方案AW3312的雙電池手機(jī)。然

4、而，這兩種應(yīng)用都對(duì)手機(jī)的結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。為了解決電池問題，手機(jī)行業(yè)的工程師們想出了一個(gè)曲線救國(guó)的方法“快速充電”，以解決智能機(jī)器時(shí)代的電池問題。手機(jī)充電的三要素要在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)快速充電功能，需要滿足三個(gè)要素，三者缺一不可。充電器、電池、充電集成電路。充電器需要滿足足夠的輸出電流和輸出電壓，因?yàn)槌潆娖鞯慕泳€具有大的寄生電阻，如果要實(shí)現(xiàn)大的充電電流，充電器的有載輸出電壓需要更高。充電器的寄生電阻估計(jì)為1歐姆，從主板充電器接口VCHG到VBAT的路徑電阻約為1歐姆。如果用1年快速充電電流簡(jiǎn)單計(jì)算，充電器的輸出電阻需要約為6.5V.目前，手機(jī)中使用的電池都是鋰離子電池。當(dāng)手機(jī)工作時(shí)，電池不斷放電，

5、電池電壓不斷下降。電池的放電電流不同，電壓下降的曲線率也不同。一般來(lái)說，90%的電池能量集中在3.5 V和4.2 V的電池電壓之間.下圖顯示了電池能量分布。結(jié)合鋰電池的實(shí)際情況，一般手機(jī)的工作設(shè)置是當(dāng)鋰離子電池放電到一定程度時(shí)，通過軟件將它們?cè)O(shè)置為無(wú)法通話或強(qiáng)行關(guān)機(jī)。深度放電會(huì)對(duì)鋰離子電池的壽命造成不可逆的損害，因此關(guān)機(jī)電壓一般設(shè)定在3.5V左右。根據(jù)電池的能量分布和手機(jī)的實(shí)際情況，恒流充電階段的充電電流對(duì)充電時(shí)間的影響最大。目前，主流手機(jī)設(shè)定的充電電流約為450毫安。如果你想實(shí)現(xiàn)快速充電，最實(shí)際的方法是增加恒流充電時(shí)間。鋰電池的最佳充電速率為1C，這意味著1000毫安的電池組應(yīng)該以1000毫

6、安的電流快速充電，并且以這種速率充電可以實(shí)現(xiàn)最短的充電時(shí)間，而不會(huì)降低電池組的性能和縮短其使用壽命。對(duì)于容量越來(lái)越大的電池，不可避免地要增加充電電流值，以達(dá)到令人滿意的充電率。本文以MT6235的充電為例。手機(jī)充電可分為涓流充電、恒流充電和恒壓充電。當(dāng)VBAT電壓低于3.3V時(shí)，為涓流充電；當(dāng)VBAT電壓在3.3至4.1V之間時(shí)，為恒壓充電。AW3208專為MT6235/36平臺(tái)設(shè)計(jì)，在增加OVP功能的同時(shí)提供智能充電功能，滿足快速充電功能。如圖2所示，AW3208內(nèi)置專有的K-chargeetm技術(shù)，可以根據(jù)芯片溫度智能調(diào)節(jié)輸出電流，保證整個(gè)充電系統(tǒng)在充電過程中的安全性。因此，當(dāng)手機(jī)快速充電

7、時(shí)，由于環(huán)境溫度高或充電電流過大，芯片進(jìn)入過溫保護(hù)，充電無(wú)法正常進(jìn)行。圖3是MT6235的典型應(yīng)用圖。除了集成的K-Charge技術(shù)之外，AW3208還采用DFN2X2-8L封裝，在芯片底部有一個(gè)大的散熱器。與早期的MT6236 BJT NMOS方案相比，其散熱性能和最大功耗都有了很大的提高。左下圖顯示的是AW3208測(cè)試演示，實(shí)際充電測(cè)試是通過飛線至MT6235進(jìn)行的。當(dāng)ACIN=5.25，VBAT=3.3V(使用安捷倫電源)時(shí)，手機(jī)充電時(shí)間設(shè)置為800毫安，充電時(shí)間持續(xù)4小時(shí)。電路板溫度符合上海的大型IDH標(biāo)準(zhǔn)(室溫下溫度不超過15)。注1:外部1uF電容連接到1:GATDRV，以確保過放

8、電電池被激活注2: 1k確保無(wú)需調(diào)整充電軟件快速充電中的通用串行總線方案目前，幾乎所有的手機(jī)都支持USB充電。USB接口的電流為500毫安，電壓為5伏。如果插入U(xiǎn)SB充電時(shí)使用原充電器的快速充電模式，充電可能會(huì)失敗，因?yàn)閁SB接口無(wú)法提供如此大的快速充電電流。對(duì)于這種快速充電應(yīng)用，當(dāng)前建議的解決方案是修改充電軟件流程。當(dāng)軟件檢測(cè)到電壓時(shí)，不要先打開充電模塊，進(jìn)行USB充電。如果是充電電流，執(zhí)行正常充電模式，否則支持快速充電模式。AW3208快速充電方案布局中的注意事項(xiàng)由于AW3208集成了降壓OVP功能，因此它不僅可以支持國(guó)內(nèi)充電器實(shí)現(xiàn)快速充電，還可以支持海外諾基亞充電器在輸出電壓較高時(shí)實(shí)現(xiàn)快速充電。高電壓必然會(huì)帶來(lái)高功耗。為了確保AW3208能夠達(dá)到最大和最可靠的充電電流，請(qǐng)確保AW3208的散熱器連接到印刷電路板的主接地，最好將AW3208放置在電路板的中間，以便于芯片散熱。摘要無(wú)論是在類似智能機(jī)器還是智能機(jī)器的時(shí)代，電池壽命已經(jīng)成為制約手機(jī)