原创 手持机充电器及接口技术要求和测试办法

中国信息产业部宣布的“YD/T 1591-2006移动通随手持机充电器及接口技术要求和测试办法”标准已经强迫执行，预计这一举动将大幅减损中国每年与生手机一块儿销行的干电池充电器的数目，因此减低手机总体材料成本，并减损抛弃不用电子装置带来的背景污染。

　　YD/T 1591标准牵涉到两大多，作别是移动通随手持机侧(略称“手机侧”)和充电器侧。手机侧指的是手机加上手机连署充电器直流输出端的线缆及其插头，由手机制作商供给;充电器侧指充电器及直流输出连署插座，由充电器厂商供给。

　　YD/T 1591标准手机侧的要求主要分为三个局部，作别是手机侧连署接口电气性能要求(标准4.2.3.1)、手机功率电感侧充电连署接口及线缆要求(标准4.2.3.3、4.2.3.4)和手机侧供电装置辨别(标准4.2.3.5)。本文将重点接合手机侧的要求来剖析USB充电和过压尽力照顾预设谋略，以及相应的解决方案。

　　YD/T 1591-2006 标准所包括手机侧和充电器侧两大多。

　　手机充电要求及不一样充电电路解决方案比较

　　一般所称的手机充电器其实是交流/直流(AC-DC)电源适配器，真正的充电电路乃是在

　　手机内里。依据YD/T 1591标准要求，手机贴片电感充电接口直流输入电压也就是充电器的输出电压为5 V±5百分之百，即范围为4.75 V~5.25 V;标准充电器的充电电流为300 mA至1,800 mA，非标准充电器(如笔记本电脑的USB端口等)的最大充电电流为500 mA。不管充电器的输出功率怎么样，手持机侧充电扼制电路应能依据自身需要实际施安全充电，不应显露出来过热、燃烧现象、爆炸以及其他电路毁坏的现象。

　　在握机内里的充电电路方面，业界有着不一样的解决方案，主要涵盖分立式充电IC、集成式充电IC、电源管理集成电路(PMIC，或称电源管理单元，略称PMU)+外部充电功率元件等三种。这三种方案各有其独特的地方。那里面，对于分立式充电IC方案而言，长处在于易于增加或改正功能，因此更有帮助于成功实现产品差别化，这个之外，这种方案有帮助于成功实现艰难的电路板布局，达到刻薄的电磁兼容要求，也具备更好的散热特别的性质。其欠缺在于运用的元件较多，成本高，会增加电路板占用平面或物体表面的大小，而这会给电路板空间弥足宝贵的手机等便携设施预设带来更大挑战。这种方案正在逐层淘汰当中。

　　对于集成式充电方案而言，电流互感器集成了数量多的功能，所需的外围部件寥寥，便于成功实现小尺寸的外形因子，利于减低电路板布局的复杂性。涵盖安森美半导体在内的很多厂商都支持这种方案。然而，因为工艺和功耗方面的端由，集成式充电解决方案对充电电流的体积 会有严明限止。这个之外，集成式方案布局比较麻烦，匮缺灵活性，难于满意共模电感功能差别化要求，所集成的很多功能对有点客户来说有可能意味着过多的限止。因为这个，这种方案主要适应于对灵活性要求不高的高产量应用。

　　“PMU+充电功率元件”型充电解决方案的结构概况。

　　对比前两种方案而言，“PMU/PMIC+充电功率元件”这种方案处于主流地位。这种方案综合了集成度与灵活性的优势，适合使用于务必支持不一样市场的产品。基于这种理念的预设不会占用非常多电路板空间，但元件的位置可以更灵活，且便于成功实现产品的差别化。在这种方案中，外部充电功率元件可以是场效应管(FET)、双FET、双极型结晶体管(BJT)和FETKY(MOSFET和肖特基二极管并肩封装在一块儿)等。这种解决方案的结构概况图如图2所示。

　　如上，在第三种解决方案中，可以选用不一样的外部充电功率元件。那末，到底啥子样的充电功率元件更合宜呢?我们可以经过最坏事情状况来予以剖析。

　　假定充电器(电源适配器)供给的最低电压是4.75 V，而干电池电压为4.3 V，充电器电流为500 mA，而感测电阻为200 mΩ，PCB电阻为100 mΩ。这么对手机充电电路而言，就在电源输入和干电池之间留出了0.45 V的电压裕量。

　　FETKY和双FET方案的结构概况　　接合图2和图3(a)所示，充电由PMU扼制，MOSFET担任充电电流的传道输送元件。这处计算一下子经过这个充电电路中的两个传道输送元件(MOSFET和肖特基二极管)的压降。

　　Vdropout = 充电电流×Rds(on)+Vf = 0.5 A×Rds(on)+Vf

　　在最坏事情状况下，充电器电流为500 mA时，压降(Vdropout)概算为300 mV。也就是当充电器电流为500 mA时，典型的肖特基二极管的正向电压(Vf)已经是400 mV，这就造成没有办法供给足够的电压裕量。并且随着充电电流的增加，肖特基二极管所推成的0.4 V极高压降更会使其变成一个阻梗点。因为这个，在从今以后的解决方案中应当防止运用FETKY解决方案。

　　而在另一方面，经过器具备低V CE(Sat)的结晶体管还是具备低Rds(on)的

　　MOSFET网络变压器接替肖特基二极管，可以减低传道输送元件上的压降，因此合乎所需求的有限电压裕量要求。例如，双FET用作充电功率元件(如图3(b)所示)就是一个更加合宜的挑选。在这方面，安森美半导体的NTLJD3115P和NTHD4102P就是十分适应的挑选。那里面，NTLJD3115P是一款-20 V、-4.1 A、μCool? 双P沟道功率MOSFET，它认为合适而使用2×2 mm的WDFN封装，具备极低的导通阻抗，其0.8 mm的高度也使其十分适应纤薄的应用背景;它针对便携设施中的干电池和负载管照理应该用施行了优化，适应于锂离子干电池充电和尽力照顾电路应用及高端负载开关应用。而NTHD4102P是一款-20 V、-4.1 A双P沟道ChipFETTM功率MOSFET，一样具备较小的占位平面或物体表面的大小和极低的导通阻抗，适应于纤薄的便携应用背景。

　　具体而言，认为合适而使用双FET的有帮助因素涵盖：阻梗逆向电流、准许逆向给蓝牙配件充电，以及导通阻抗(Rds(on))较低。这个之外，对于MOSFET而言，因为它需求次数多地施行开关操作，所以其发热变成一项问题，况且由此影响到平衡变压器的运用生存的年限。而在认为合适而使用双FET的方案中，MOSFET部件所具有的热感应等另外功能可以树立热扼制环路，支持迅速高效的充电方案和热尽力照顾。

　　而在用双FET作为充电功率元件施行500 mA甚至于1,800 mA的大电流充电时，需求注意到很多预设思索问题事情的项目，如部件温度、温度的计算过程容易出错等。然而，就近的节温度传感器可以修改局部不正确，且正确的温度调节可以成功实现高效的充电解决方案。这个之外，还需求针对性地施行设施热摹拟和温度感应FET评估等办公。

　　通观，在挑选 MOSFET 作为干电池充电电路的充电功率元件时，我们应注意其电流定额值、击穿电压、栅极阈值及热性能等。我们可依据不一样的 PMIC/PMU 和预设目的，认为合适而使用不一样的配备布置。