充電電路沒有簡單事，淺談如何執(zhí)行高效率設計

　　如果使用不帶充放電路徑管理的器件，充電結束后，充電模塊關閉，系統開始從電池取電，電池電壓隨之降低，一旦電壓降低到一個門限值，充電周期重新開始，使電池經常處于充放電、再充電循環(huán)之中，容易造成電池過早老化。

　　即時導通技術改善用戶體驗

　　電池充電的另一個挑戰(zhàn)是需要改善用戶體驗。用戶時常有這樣的疑問：為什么電池電量低時我要充電5分鐘后系統才能導通系統？這是因為當用戶連接便攜設備充電的同時，通常也需要使用設備。令人尷尬的是，即使是最新型設備也要求約5分鐘的初始充電，然后才允許系統啟動及使用。如果采用雙路徑管理（DPM）技術，即可在插入充電線纜時立即導通便攜設備。

　　NCP185x系列就應用了這樣的即時導通系統技術，由于器件內集成的電流源可為電池充電，即使電池電壓非常低，當用戶插入電源適配器時，也可使系統電壓保持在3.6V，讓系統立即開啟，無需等待；另外，內部集成的一個5 V升壓器支持USB On-The-Go（OTG）反向供電，或用于HDMI接口的DDC電壓供電，可以一邊安全地給電池充電，一邊單獨為系統供電，如圖3所示。當電池電壓達到3.4 V時預充電結束，外部充電MOS管導通，系統電壓跟隨電池電壓。傳統充電器在電池電量低時，電池需要預充電一段時間，等待電池電壓恢復到最低電壓以上才能開機。

　　圖3：插入充電線纜時即時導通便攜設備

　　安森美半導體的器件還支持死電池激活。當電池電壓低于2.2 V時，開關充電器件提供10 mA小電流激活電池。此時系統仍可立即開機。

　　支持USB OTG附件

　　對于平板電腦來說，通常需要支持USB OTG功能。USB OTG附件要求便攜設備在USB事務處理中充當USB主機，在VBUS線路上提供5 V輸出電壓，供外設使用；一些智能手機帶有HDMI輸出接口，也需要一個5 V DDC電壓。這通常要使用外部升壓直流-直流（DC-DC）轉換器將電池電壓升壓至5 V、500 mA的穩(wěn)壓電壓軌。NCP185x系列器件集成了一個5 V升壓器，能支持USB OTG附件或HDMI輸出接口，最大提供500 mA電流，并省去了一個外部升壓轉換器。NCP185x系列接地的ID引腳可以識別USB OTG附件，應用反向升壓轉換器來提供5 V、500 mA輸出，不僅可以支持USB OTG功能，還可以為物料單（BOM）節(jié)省1顆額外電感。

　　圖4：支持USB OTG功能

　　多管齊下保證設備的安全性

　　另一個電池充電的挑戰(zhàn)是要保證設備安全性不受影響。NCP185x系列采用了多種安全措施來實現這一目標，包括正向及負向嵌入式過壓保護（OVP）、內部結溫傳感器及管理，以及外部電池負溫度系數（NTC）及JEITA管理，而且可提供事件報告機制，將插入、過壓、過熱、過冷、充電周期狀態(tài)、充電開始、充電完成等報告給CPU進行相應處理。

　　獨特的正向及負向過壓保護可防止新便攜設備受到過壓的損壞。線纜及充電器都是一般商品，在廉價的零配件市場就可以買到，出現故障的可能性很高。充電源可以是交流適配器（電壓達20 V）、計算機USB端口（通常12 V-20 V）、小汽車車載套件（典型值12 V）或卡車（典型值24 V），因此只有強固的正向28 V過壓保護才可以保護設備的安全，且在上述所有應用場景下都提供足夠的裕量。NCP185x系列可提供+28 V過壓保護，可防止充電器故障或熱插拔時過高的浪涌電壓損壞開關充電器件；此外還有一種情況，在出現插口/連接器故障時，VIN和GND可能反向，NCP1852率先提供了-20 V OVP能力以幫助保護正在充電的手機。

　　NCP185x系列具有電池溫度監(jiān)測功能，可監(jiān)測4個溫度區(qū)（根據JEITA規(guī)范）：冷＜+5℃，不充電；正常溫度+5℃至+45℃，滿額充電；熱＞45℃，降低充電電流；燙＞65℃，不充電，從而確保電池充電過程不會過熱、起火和爆炸。電池溫度監(jiān)測功能是完全可軟件編程的。

　　圖4：4個溫度區(qū)的電池溫度監(jiān)測

　　NCP185x系列還可以將充電操作的變化或意料之外的故障報告給外部FLAG引腳，以便中斷充電；應用處理器可以通過I2C啟動充電控制及充電周期，且配合報告充電事件。

　　寬廣陣容的NCP185x系列應對不同需求

　　安森美半導體提供豐富的開關電池充電器件產品陣容來應對便攜設備的充電挑戰(zhàn)。NCP185x系列目前包括的NCP1850、NCP1851和 NCP1852三款產品都可以滿足這一要求，并又各有特色。今后，這系列產品還將增加更多產品，支持更大充電電流，配合用戶的更廣泛需求。

　　圖5：安森美半導體NCP185x系列開關電池充電器產品架構

　　其中，NCP1851是一款低高度、1.6 A、極具創(chuàng)新的開關電池充電器，允許使用功率有限的電源，如標準墻壁充電器和USB；NCP1852是首款帶+28V/-20V OVP的1.8A SBC，允許使用高功率墻壁充電器和USB等電源；NCP1850則是帶雙路徑的最小尺寸1.5 A SBC，允許以低系統成本使用標準墻充電器和USB等功率有限的電源。

　　以NCP1851為例，它是一款完全可編程的鋰離子開關電池充電器件，可大幅縮短充電時間，延長電池使用時間，并增添了先進的啟動功能。該器件集成了動態(tài)電源路徑管理功能，在電池電量低的情況下能迅速導通系統，對已深度放電的電池充電。該器件的內部結溫傳感器，以及外部負溫度系數熱敏電阻通過將專用中斷傳達給I2C控制總線來確保系統安全充電。NCP1851提供USB OTG模式，無需另一個升壓轉換器，即可將電源配件插入USB端口。NCP1851提供1.6 A充電能力，尺寸僅為2.2×2.55 mm，用于符合USB標準的最新輸入電源及大容量電池，能在90分鐘內完成1，650 mAh、4.2 V鋰離子電池的完整充電周期。