让快充更安全———手机充电端的防护

 

一、 快充背后的隐忧

智能手机的硬件在不断发展，包括多核心处理器、超高清屏幕、媲美卡片相机的摄像头，俨然成为了一个口袋中的强大计算机。不过，电池技术却仍然停滞，导致了很多智能手机只能在高负荷状态下使用几个小时，所以，手机电池容量越来越大。用“通货膨胀”来形容手机电池寿命或许再贴切不过了，几年前，即便是诸如三星Galaxy、摩托罗拉Droid的旗舰机型，通常也仅仅搭载了1600mAh左右的电池，而且足以完整使用一整天。而现在，具有3000mAh电池容量的旗舰机型比比皆是，甚至出现了5000mAh的机型。为如此大容量的电池充电已经成为现时大家讨论的一个热门话题，一系列的快充技术也应运而生。

市场上应用最多的快充技术有以下三种：高通的Quick Charge 2.0/3.0、MTK的PUMP EXPRESS PLUS以及OPPO的VOOC闪充。图1为手机充电演示图，简单地说，进入到手机端的电压为5V、9V和12V三种，电流也经常在2A以上，OPPO闪充的充电电流为4A，华为Mate 9的充电电流甚至达到了5A。在高电压大电流的充电环境下，各种危险信号也随之而来，充电端的浪涌等级，然而印度市场的电网等基础设施较差，这就对手机充电的安全防护提出了更高的要求。

 

图1 手机充电演示图

 

二、 防护等级及解决方案

由于快充的广泛应用和充电环境的不可预测，手机充电端的（8/20μs）浪涌防护等级已经从之前的100V、200V提高到现在普遍的300V要求。

为解决（8/20μs）300V浪涌的防护要求，长园维安可提供一种在充电端口上的过压保护方案，图2为5V和9V充电的防护方案，图3为12V充电的防护方案。在5V和9V的充电方案中选用12V工作电压的TVS（WS12P4N3），在12V的充电方案中选用15V工作电压的TVS（WS15P4N3），OVP选用WP3881或WP3881L。

 

 

图2 5V/9V充电防护方案

图3 12V充电防护方案

 

本方案的防护原理为，当（8/20μs）300V的浪涌进入手机充电端口时，TVS率先动作将大部分浪涌能量进行疏导，然而剩余的残压对充电管理IC（Charger）来说仍然是危险的，OVP检测到此危险脉冲断开线路中的MOSFET，实现对Charger的保护，直至危险信号完全消失OVP中的MOSFET打开，手机继续正常充电。

OVP的使用位置就在手机充电端口的附近（注意：根据不同的手机设计方案，位置可能有所不同），如图4所示：

 

图4 OVP在手机中的使用位置

 

WP3881和WP3881L均为WLCSP12封装，尺寸小适合用于手机PCB板面积非常小的设备。图5为芯片的外观图。

 

 

图5 OVP的外观示意图

 

三、 结束语

手机现已成为人们日常生活中必不可少的电子产品，因此手机的安全性显得尤为重要，上海长园维安电子线路保护有限公司为手机终端提供了全面的充电浪涌保护方案，实现了让快充更安全！