“ 一小時(shí)充好電”-智能手機(jī)充電管理方案

　　開關(guān)充電方案

　　前面兩種充電方式主要還是功能機(jī)以及低端智能手機(jī)的充電方式，文章的開頭也介紹到智能手機(jī)的飛速發(fā)展，2013年的智能手機(jī)已經(jīng)升級(jí)到4核(甚至8核)、5寸/6寸的硬件規(guī)格，電池容量升級(jí)到了2000mAh甚至到4000mAh以上的配置，過長的充電時(shí)間已經(jīng)嚴(yán)重的威脅到消費(fèi)者的體驗(yàn)。所以從去年年底開始，主流的平臺(tái)廠家紛紛推出更大電流更高效率的充電方案，四核平臺(tái)MT6589參考設(shè)計(jì)就正式開關(guān)充電方案作為四核平臺(tái)充電的標(biāo)準(zhǔn)方案。

　　開關(guān)充電方案相對(duì)于線性充電方案最大的優(yōu)勢(shì)就是效率更高、發(fā)熱更小。上海艾為電子推出的支持1.5A的開關(guān)充電AW3215最高的效率能夠達(dá)到88%左右，而線性充電的方案效率也就只能在70%左右。充電電流的不斷提升，效率差別導(dǎo)致的發(fā)熱就越來越突出。下表為某手機(jī)發(fā)燒網(wǎng)站專門發(fā)布的針對(duì)目前市面上主流手機(jī)做的發(fā)熱測(cè)試，能夠看到充電對(duì)手機(jī)的發(fā)熱能夠列入手機(jī)發(fā)熱源的前三。　　

 

　　圖6是上海艾為電子針對(duì)高端智能手機(jī)平臺(tái)推出的支持1.5A充電電流AW3215的典型應(yīng)用，考慮到國內(nèi)很多手機(jī)設(shè)計(jì)公司做的共板項(xiàng)目，同一個(gè)PCBA對(duì)應(yīng)很多不同類型的機(jī)器，AW3215內(nèi)置智能識(shí)別適配器輸出能力的功能，工程師只需要出廠前設(shè)置最大充電電流即可，無需還需要根據(jù)不同的適配器設(shè)置充電電流。AW3215通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)VBUS上的電壓，智能調(diào)節(jié)充電電流，使得同樣的一個(gè)硬件設(shè)置可以匹配市面任意的適配器，給PCBA廠家統(tǒng)一BOM提供了極大的方便。適配器智能檢測(cè)功能能夠最大程度地提高充電電流，也可以確保充電過程速度最快、安全性最高。

　　同時(shí)AW3215還提出了讓智能手機(jī)“一小時(shí)充好電”的口號(hào)，內(nèi)置S-charger的功能，工程師可以通過脈沖控制AW3215的CTRL引腳來設(shè)置充電恒壓截止的判斷閾值。早期經(jīng)典充電截至判斷標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)恒壓階段充電電流降低到恒流電流的10%，則充電完成。AW3215可以讓用戶通過軟件設(shè)置恒壓充電截至的判斷閾值，可以調(diào)整為90%～10%，當(dāng)充電達(dá)到軟件設(shè)置的閾值后，芯片會(huì)發(fā)中斷提示系統(tǒng)充電以完成，但是只要這個(gè)時(shí)候適配器沒有被用戶拔掉，AW3215還會(huì)繼續(xù)對(duì)電池充電，直到充電電流降低到恒流的10%才關(guān)斷充電通路。

　　筆者曾對(duì)三星note2做過充電實(shí)驗(yàn)，記錄了note2在手機(jī)界面提示充電結(jié)束后，再在關(guān)機(jī)屏滅充電的情況下監(jiān)控適配器的輸出電流(適配器用電源來代替)，下表記錄了note2整個(gè)的充電情況。很多人很奇怪note2這種充電的設(shè)置，眾所周知，3.7V的鋰電池當(dāng)電池電壓超過4.0V以上，電池的能量只有20%左右，但是就是這個(gè)20%不到的能量可能會(huì)占這種大電流充電時(shí)間的一半左右，所以在不影響電池應(yīng)用以及壽命的情況下，很多國際大廠類似三星、蘋果紛紛在顯示界面上做文章，讓消費(fèi)者不會(huì)因?yàn)殡姵厝萘窟^大抱怨充電時(shí)間過長，而且這種方案在消費(fèi)者允許手機(jī)長時(shí)間充電的情況下，電池一樣能夠被充滿。ipad2這種現(xiàn)象也曾經(jīng)被發(fā)燒友測(cè)試出來，蘋果公司還專門發(fā)通知告知用戶不會(huì)對(duì)電池有任何的損壞。AW3215的S-charger功能就可以幫助手機(jī)設(shè)計(jì)工程師實(shí)現(xiàn)這種功能。　　

 　　

 

　　總結(jié)

　　總的來說，隨著智能手機(jī)的不斷發(fā)展，手機(jī)的充電技術(shù)也必將不斷的進(jìn)步。本文中列舉的三種充電方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要手機(jī)設(shè)計(jì)工程師根據(jù)自身的項(xiàng)目情況來選擇。筆者在此也根據(jù)三種充電方案給出自己的建議：

　　一、 無源分立器件：功能機(jī)以及單核超低端智能手機(jī)的首選，畢竟成本才是第一位，而且CPU以及小尺寸的屏幕耗電還處于相對(duì)比較低，手機(jī)的電池容量也不會(huì)太大。

　　二、 有源線性充電：單核高端機(jī)以及雙核低端機(jī)的首選，有源線性充電方案應(yīng)該算是三種充電方案中在性能以及價(jià)格比較折中的方案，也符合這些手機(jī)的市場(chǎng)定位。

　　三、 開關(guān)充電方案：高端智能手機(jī)的首選，這些手機(jī)首選考慮的應(yīng)該是整機(jī)的效果以及消費(fèi)者的體驗(yàn)感，成本應(yīng)該放在第二位。開關(guān)充電的高效率、低發(fā)熱量會(huì)是這些機(jī)器的首選方案。