年初，美國資訊公司 J.D. Power發布了2012年(nian)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)用(yong)戶(hu)滿(man)意(yi)度(du)調(tiao)查(zha)報(bao)告(gao)
，調(tiao)查(zha)結(jie)果(guo)也(ye)表(biao)明(ming)手(shou)機(ji)電(dian)池(chi)是(shi)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)的(de)使(shi)用(yong)瓶(ping)頸(jing)。該(gai)調(tiao)查(zha)還(hai)顯(xian)示(shi)，手(shou)機(ji)電(dian)池(chi)的(de)耗(hao)電(dian)量(liang)是(shi)決(jue)定(ding)客(ke)戶(hu)是(shi)否(fou)對(dui)手(shou)機(ji)滿(man)意(yi)的(de)最(zui)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)之(zhi)一(yi)。一(yi)款(kuan)簡(jian)單(dan)的(de)功(gong)能(neng)機(ji)，充(chong)滿(man)電(dian)後(hou)放(fang)上(shang)十(shi)天(tian)半(ban)個(ge)月(yue)不(bu)充(chong)電(dian)也(ye)是(shi)稀(xi)鬆(song)平(ping)常(chang)的(de)事(shi)。但(dan)是(shi)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)每(mei)天(tian)都(dou)得(de)插(cha)上(shang)充(chong)電(dian)器(qi)
，就(jiu)像(xiang)回(hui)到(dao)了(le)有(you)線(xian)電(dian)話(hua)時(shi)代(dai)，總(zong)有(you)條(tiao)“繩子”跟gen著zhe你ni的de手shou機ji。很hen遺yi憾han鋰li電dian池chi技ji術shu突tu破po遠yuan遠yuan沒mei有you跟gen上shang其qi它ta硬ying件jian的de發fa展zhan腳jiao步bu，智zhi能neng手shou機ji耗hao電dian激ji增zeng更geng是shi將jiang手shou機ji電dian池chi推tui向xiang了le絕jue對dui的de瓶ping頸jing期qi。這zhe種zhong情qing況kuang下xia，想xiang要yao在zai電dian池chi端duan下xia工gong夫fu，隻zhi能neng增zeng加jia電dian池chi體ti積ji以yi增zeng大da容rong量liang。目mu前qian主zhu流liu手shou機ji電dian池chi容rong量liang多duo在zai1000-2000mAh之間，大尺寸的機器會出現配備2500mAh電池的手機，而華為的mate更是配了4050mAh的電池。

 

darongliangdianchibirandailaichangshijiandechongdianshijian，tongshiduizhinengshoujidechongdianjishutichulegenggaodeyaoqiu。benwenzhuyaoduimuqianzhuliuzhinengshoujichongdianfanganzuogexiangxidejieshao。

無源分立器件方案

分立器件充電方案主要是從功能機時代延續過來，如圖1為MTK平台目前在功能機平台以及低端智能手機平台的主流充電方案。充電的控製全部靠主平台來控製，通過兩路ADC檢測引腳ISENS/BATSNS之間0.2歐姆電阻的電壓差，內部的邏輯電路會設置流過R1電阻的電流來實現對電池充電電流大小的控製


，而且還通過7.5K電阻以及NMOS管隔離BB或者PMU直接麵對VCHG充電器輸出的脈衝高壓衝擊，確保不會因為劣質適配器輸出的高壓燒壞主芯片。

分立器件充電方案的優勢是成本足夠便宜，劣勢就是充電電流比較少，目前市麵主流的設置是500mA


，而(er)且(qie)充(chong)電(dian)的(de)保(bao)護(hu)機(ji)製(zhi)主(zhu)要(yao)是(shi)靠(kao)平(ping)台(tai)自(zi)身(shen)的(de)軟(ruan)硬(ying)件(jian)來(lai)實(shi)現(xian)。分(fen)立(li)器(qi)件(jian)充(chong)電(dian)方(fang)案(an)的(de)優(you)缺(que)點(dian)都(dou)比(bi)較(jiao)明(ming)顯(xian)，但(dan)是(shi)在(zai)功(gong)能(neng)機(ji)時(shi)代(dai)，分(fen)立(li)器(qi)件(jian)的(de)優(you)勢(shi)得(de)到(dao)極(ji)大(da)發(fa)揚(yang)，而(er)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)少(shao)的(de)劣(lie)勢(shi)在(zai)功(gong)能(neng)機(ji)時(shi)代(dai)並(bing)沒(mei)有(you)給(gei)消(xiao)費(fei)者(zhe)帶(dai)來(lai)太(tai)差(cha)的(de)體(ti)驗(yan)感(gan)。正(zheng)因(yin)為(wei)這(zhe)樣(yang)，分(fen)立(li)器(qi)件(jian)充(chong)電(dian)這(zhe)套(tao)方(fang)案(an)成(cheng)為(wei)了(le)所(suo)有(you)功(gong)能(neng)機(ji)平(ping)台(tai)的(de)主(zhu)流(liu)充(chong)電(dian)方(fang)案(an)。

但dan是shi隨sui著zhe智zhi能neng手shou機ji電dian池chi容rong量liang的de不bu斷duan增zeng大da，分fen立li器qi件jian充chong電dian電dian流liu較jiao少shao的de劣lie勢shi不bu斷duan顯xian現xian

，因yin為wei成cheng本ben的de考kao慮lv

，很hen多duo廠chang家jia想xiang通tong過guo分fen立li器qi件jian的de方fang式shi來lai提ti升sheng充chong電dian電dian流liu。但dan是shi分fen立li器qi件jian由you於yu散san熱re的de太tai差cha很hen難nan實shi現xian較jiao大da電dian流liu充chong電dian
，圖tu2 是圖1電路中大電流通路的三極管兩種封裝圖，從早期的SOT23-6封裝發展到為了支持更大電流充電的DFN2X2-8封feng裝zhuang，但dan是shi分fen立li器qi件jian自zi身shen的de結jie構gou隻zhi能neng通tong過guo管guan腳jiao對dui空kong氣qi散san熱re，限xian製zhi了le不bu管guan是shi哪na種zhong封feng裝zhuang都dou沒mei有you辦ban法fa取qu得de很hen好hao的de散san熱re效xiao果guo。類lei似si的de有you源yuan功gong率lv器qi件jian采cai用yongDFN、QFN封feng裝zhuang，看kan中zhong的de是shi可ke以yi利li用yong封feng裝zhuang底di部bu的de散san熱re盤pan，這zhe個ge散san熱re盤pan要yao有you好hao的de散san熱re效xiao果guo必bi須xu接jie主zhu板ban的de大da地di，而er無wu源yuan的de分fen立li器qi件jian沒mei有you辦ban法fa利li用yong到dao散san熱re盤pan的de這zhe個ge有you效xiao散san熱re功gong能neng。

圖1 分立器件方案

圖2 三極管的兩種封裝形式

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有源線性充電方案

在手機平台還沒有高度集成化的時候
，有源線性充電是手機充電的主流方案，後來隨著平台的不斷集成化，BB把充電的控製邏輯集成在自身的PMU裏li麵mian
，從cong散san熱re方fang麵mian考kao慮lv，把ba需xu要yao過guo大da電dian流liu的de管guan子zi放fang置zhi在zai外wai麵mian，從cong而er延yan伸shen出chu了le分fen立li器qi件jian的de充chong電dian方fang案an。隨sui著zhe智zhi能neng手shou機ji的de不bu斷duan普pu及ji，電dian池chi容rong量liang的de不bu斷duan增zeng大da，對dui充chong電dian電dian流liu的de要yao求qiu不bu斷duan提ti升sheng。上shang文wen描miao述shu的de分fen立li器qi件jian充chong電dian電dian流liu小xiao、散熱差的問題越來越嚴重，線性充電的集成方案有開始陸續被一些更注重品質的廠家采用。

有源線性充電的優勢是：1、芯(xin)片(pian)集(ji)成(cheng)較(jiao)多(duo)的(de)充(chong)電(dian)保(bao)護(hu)機(ji)製(zhi)
，這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)機(ji)製(zhi)隨(sui)著(zhe)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)，越(yue)來(lai)越(yue)被(bei)工(gong)程(cheng)師(shi)所(suo)關(guan)注(zhu)，畢(bi)竟(jing)充(chong)電(dian)模(mo)塊(kuai)會(hui)涉(she)及(ji)到(dao)手(shou)機(ji)可(ke)靠(kao)性(xing)方(fang)麵(mian)；2
、散熱較好，有源的充電IC一般會采用帶散熱盤的DFN/QFN等deng封feng裝zhuang，芯xin片pian內nei部bu的de地di會hui通tong過guo封feng裝zhuang的de散san熱re盤pan接jie到dao主zhu板ban的de大da地di，非fei常chang有you利li於yu主zhu板ban的de散san熱re
，不bu會hui出chu現xian手shou機ji主zhu板ban某mou個ge局ju部bu區qu域yu溫wen度du過guo高gao的de情qing況kuang。劣lie勢shi是shi：1、成本要比無源的分立器件方案高；2、充電電流最大支持到1A，電流再大
，效率低導致的散熱問題也會明顯顯現。

如圖3、圖4為上海艾為電子推出的AW3210支持MTK
、展訊智能手機平台1A充電的高性價比充電方案。AW3210除了線性充電常規的保護機製例如OVP
、OCP
、軟啟動保護外
，還專門針對大電流充電開發的具有專利技術的K-charger，K-charger專利技術可以自動根據芯片的溫度來調整充電電流的大小，避免因為使用中由於誤操作影響充電的可靠性。圖5為K-charger技術充電電流隨之芯片溫度變化的曲線示意圖。

圖3、AW3210支持MTK智能手機平台充電方案

圖4、AW3210支持展訊智能手機平台充電方案

圖5 K-charger專利技術

開關充電方案

前麵兩種充電方式主要還是功能機以及低端智能手機的充電方式，文章的開頭也介紹到智能手機的飛速發展，2013年的智能手機已經升級到4核（甚至8核）
、5寸/6寸的硬件規格，電池容量升級到了2000mAh甚至到4000mAh以(yi)上(shang)的(de)配(pei)置(zhi)，過(guo)長(chang)的(de)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)已(yi)經(jing)嚴(yan)重(zhong)的(de)威(wei)脅(xie)到(dao)消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)體(ti)驗(yan)。所(suo)以(yi)從(cong)去(qu)年(nian)年(nian)底(di)開(kai)始(shi)，主(zhu)流(liu)的(de)平(ping)台(tai)廠(chang)家(jia)紛(fen)紛(fen)推(tui)出(chu)更(geng)大(da)電(dian)流(liu)更(geng)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)充(chong)電(dian)方(fang)案(an)
，四(si)核(he)平(ping)台(tai)MT6589參考設計就正式開關充電方案作為四核平台充電的標準方案。

開關充電方案相對於線性充電方案最大的優勢就是效率更高、發熱更小。上海艾為電子推出的支持1.5A的開關充電AW3215最高的效率能夠達到88%左右
，而線性充電的方案效率也就隻能在70%zuoyou。chongdiandianliudebuduantisheng
，xiaolvchabiedaozhidefarejiuyuelaiyuetuchu。xiabiaoweimoushoujifashaowangzhanzhuanmenfabudezhenduimuqianshimianshangzhuliushoujizuodefareceshi，nenggoukandaochongdianduishoujidefarenenggoulierushoujifareyuandeqiansan。

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圖6是上海艾為電子針對高端智能手機平台推出的支持1.5A充電電流。AW3215的典型應用
，考慮到國內很多手機設計公司做的共板項目，同一個PCBA對應很多不同類型的機器
，AW3215內置智能識別適配器輸出能力的功能，工程師隻需要出廠前設置最大充電電流即可
，無需還需要根據不同的適配器設置充電電流。AW3215通過實時監測VBUS上的電壓
，智能調節充電電流，使得同樣的一個硬件設置可以匹配市麵任意的適配器，給PCBA廠家統一BOM提供了極大的方便。適配器智能檢測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AW3215還提出了讓智能手機“一小時充好電”的口號，內置S-charger的功能
，工程師可以通過脈衝控製AW3215的CTRL引腳來設置充電恒壓截止的判斷閾值。早期經典充電截至判斷標準是當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置恒壓充電截至的判斷閾值，可以調整為90%～10%
，當充電達到軟件設置的閾值後，芯片會發中斷提示係統充電以完成，但是隻要這個時候適配器沒有被用戶拔掉，AW3215還會繼續對電池充電，直到充電電流降低到恒流的10%才關斷充電通路。

筆者曾對三星note2做過充電實驗，記錄了note2在手機界麵提示充電結束後，再在關機屏滅充電的情況下監控適配器的輸出電流（適配器用電源來代替），下表記錄了note2整個的充電情況。很多人很奇怪note2這種充電的設置，眾所周知，3.7V的鋰電池當電池電壓超過4.0V以上，電池的能量隻有20%左右，但是就是這個20%不到的能量可能會占這種大電流充電時間的一半左右

，所以在不影響電池應用以及壽命的情況下
，很多國際大廠類似三星、蘋(ping)果(guo)紛(fen)紛(fen)在(zai)顯(xian)示(shi)界(jie)麵(mian)上(shang)做(zuo)文(wen)章(zhang)，讓(rang)消(xiao)費(fei)者(zhe)不(bu)會(hui)因(yin)為(wei)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)過(guo)大(da)抱(bao)怨(yuan)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)過(guo)長(chang)，而(er)且(qie)這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)在(zai)消(xiao)費(fei)者(zhe)允(yun)許(xu)手(shou)機(ji)長(chang)時(shi)間(jian)充(chong)電(dian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，電(dian)池(chi)一(yi)樣(yang)能(neng)夠(gou)被(bei)充(chong)滿(man)。ipad2這種現象也曾經被發燒友測試出來，蘋果公司還專門發通知告知用戶不會對電池有任何的損壞。AW3215的S-charger功能就可以幫助手機設計工程師實現這種功能。

圖6 AW3215的典型應用

總結

總zong的de來lai說shuo
，隨sui著zhe智zhi能neng手shou機ji的de不bu斷duan發fa展zhan，手shou機ji的de充chong電dian技ji術shu也ye必bi將jiang不bu斷duan的de進jin步bu。本ben文wen中zhong列lie舉ju的de三san種zhong充chong電dian方fang案an各ge有you優you缺que點dian，需xu要yao手shou機ji設she計ji工gong程cheng師shi根gen據ju自zi身shen的de項xiang目mu情qing況kuang來lai選xuan擇ze。筆bi者zhe在zai此ci也ye根gen據ju三san種zhong充chong電dian方fang案an給gei出chu自zi己ji的de建jian議yi：

無源分立器件：功能機以及單核超低端智能手機的首選，畢竟成本才是第一位，而且CPU以及小尺寸的屏幕耗電還處於相對比較低
，手機的電池容量也不會太大。

有源線性充電：單(dan)核(he)高(gao)端(duan)機(ji)以(yi)及(ji)雙(shuang)核(he)低(di)端(duan)機(ji)的(de)首(shou)選(xuan)，有(you)源(yuan)線(xian)性(xing)充(chong)電(dian)方(fang)案(an)應(ying)該(gai)算(suan)是(shi)三(san)種(zhong)充(chong)電(dian)方(fang)案(an)中(zhong)在(zai)性(xing)能(neng)以(yi)及(ji)價(jia)格(ge)比(bi)較(jiao)折(zhe)中(zhong)的(de)方(fang)案(an)，也(ye)符(fu)合(he)這(zhe)些(xie)手(shou)機(ji)的(de)市(shi)場(chang)定(ding)位(wei)。

開關充電方案：高端智能手機的首選，這些手機首選考慮的應該是整機的效果以及消費者的體驗感
，成本應該放在第二位。開關充電的高效率、低發熱量會是這些機器的首選方案。

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