開關充電方案 - 淺析智能手機“一小時充電”的充電保護方案

　　前面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(fā)展，2013年的智能手機已經(jīng)升級到4核（甚至8核）、5寸/6寸的硬件規(guī)格，電池容量升級到了2000mAh甚至到4000mAh以上的配置，過長的充電時間已經(jīng)嚴重的威脅到消費者的體驗。所以從去年年底開始，主流的平臺廠家紛紛推出更大電流更高效率的充電方案，四核平臺MT6589參考設計就正式開關充電方案作為四核平臺充電的標準方案。

　　開關充電方案相對于線性充電方案最大的優(yōu)勢就是效率更高、發(fā)熱更小。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只能在70%左右。充電電流的不斷提升，效率差別導致的發(fā)熱就越來越突出。下表為某手機發(fā)燒網(wǎng)站專門發(fā)布的針對目前市面上主流手機做的發(fā)熱測試，能夠看到充電對手機的發(fā)熱能夠列入手機發(fā)熱源的前三。

　　圖6是針對高端智能手機平臺推出的支持1.5A充電電流AW3215的典型應用，考慮到國內(nèi)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(nèi)置智能識別適配器輸出能力的功能，工程師只需要出廠前設置最大充電電流即可，無需還需要根據(jù)不同的適配器設置充電電流。AW3215通過實時監(jiān)測VBUS上的電壓，智能調(diào)節(jié)充電電流，使得同樣的一個硬件設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(nèi)置S-charger的功能，工程師可以通過脈沖控制AW3215的CTRL引腳來設置充電恒壓截止的判斷閾值。早期經(jīng)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(diào)整為90%~10%，當充電達到軟件設置的閾值后，芯片會發(fā)中斷提示系統(tǒng)充電以完成，但是只要這個時候適配器沒有被用戶拔掉，AW3215還會繼續(xù)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在手機界面提示充電結束后，再在關機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，電池的能量只有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、蘋果紛紛在顯示界面上做文章，讓消費者不會因為電池容量過大抱怨充電時間過長，而且這種方案在消費者允許手機長時間充電的情況下，電池一樣能夠被充滿。ipad2這種現(xiàn)象也曾經(jīng)被發(fā)燒友測試出來，蘋果公司還專門發(fā)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(xiàn)這種功能。

　　總結

　　總的來說，隨著智能手機的不斷發(fā)展，手機的充電技術也必將不斷的進步。本文中列舉的三種充電方案各有優(yōu)缺點，需要手機設計工程師根據(jù)自身的項目情況來選擇。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于相對比較低，手機的電池容量也不會太大。

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

　　三、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(fā)熱量會是這些機器的首選方案。