回列表

手機充電端 VBUS and Vbattery 的最佳 EOS 防護方案2019/11/13

  在當代,手機是全球使用最多及最頻繁的電子產品。對於其龐大的使用量,品質及性能對於使用者體驗尤其重要。尤其在智慧手機的普及使用下,頻繁充電已成為用戶的習慣,再加上現在手機大部分具有快充功能,在進行大功率充電過程時極易產生EOS破壞,使手機內部器件遭受損壞而不能正常使用,嚴重影響用戶體驗。

手機充電技術需求

  近幾年來,手機的發展突飛猛進,更豐富的應用,更大的螢幕、更高解析度、更強悍的性能讓其在通訊功能、社交辦公、休閒娛樂等領域發揮著越來越重要的角色。但是在面對如此多工的時候,絕大多數智慧手機的續航成了問題。 手機一體化,電池不可拆卸,並且電池技術尚未突破,手機快充技術應運而生。這大大縮短充電時間,有效的提升用戶體驗。
 
快充技術類別

  目前主流快充技術有QC charger,USB-PD及各家手機廠商快充技術,如華為Supercharge,VIVO雙引擎快充,OPPO VOOC,小米Super Turbo。無論哪項快充技術,其原理均為提高充電電壓或電流以增加充電功率,達到快速充電功能。
 
  OPPO SuperVOOC 超級閃充搭載 VOOC3.0 採用低壓大電流+新恒壓充電演算法,採用了 3C 電芯和 VFC 快充演算法,3C 電芯電流承載能力提升100%,VFC演算法改進涓流充電,雙電芯串聯的原理,充電功率高達 50W。
 
  華為Super Charge利用電荷泵技術,40W超級快充技術,正是利用電荷泵原理打破了Type-C 5A的限制,將電量通過4A的通道送進手機,進入Type-C後,再由電荷泵將充電電壓降到5V左右,同時將電流從4A提升到8A,通過這套原理為電池進行充電,這就實現了5V/8A低壓大電流方案。
 

 
手機充電端EOS危害 

  無論是哪種快充技術,其功率都在不斷增大,小則18W,大則50W,充電器輸出電壓從5V升至9V/10V/12V,甚至更高。全球擁有大量手機用戶,由於充電環境複雜多樣,原本普通5V/1A常規充電,都極易遭受EOS破壞,再加上市面非原裝充電器及充電線材品質粗糙難於甄別,許多開發中國家電網市電電壓甚至偶爾存在不穩定的因素,造成用戶充電過程極易產生EOS。而大功率快充過程,由於涉及高壓大電流及更多器件模組,EOS波動極有可能更大更頻繁,若手機充電端無有效EOS保護方案,後端PMU,OVP等IC會損壞導致手機故障。

充電端EOS保護方案

  晶焱科技自成立至今,在EOS/ESD領域擁有過百項專利,專注EOS/ESD保護,技術得到各大廠商認可。在充電端EOS防護上,符合各大手機廠商測試要求,最高防護標準可達EOS 450V(8/20μs,2ohm)。如圖一(a)所示,為手機充電口電路簡化圖,針對Vbus保護方案,可在DC in添置TVS1(靠近介面,置於OVP前端),而Vbattery 保護方案則在PMU正極添置TVS2,置於PMU端。要適用DC高壓輸出的特性,同時避免低壓Pulse損壞TVS,而OVP可抵擋吸收直流能量,所以第一級TVS1如圖1(b)使用15V或18V Surge TVS: AZ4715-01F/AZ4718-01F,提供超過Ipp 100A EOS保護能力。TVS2使用5V Surge TVS: AZ3205-01F,提供Ipp 100A EOS保護能力,作為第二級防護,吸收後端EOS殘壓。實用有效的二級TVS防護,將會大大降低手機充電端不良返修率,提高手機品質。

EOS應用方案概況
 

  針對手機充電端,我司EOS保護方案結合手機充電原理,不影響正常充電功能及信號傳輸。可應對用戶頻繁插拔充電和複雜使用環境問題,使用手機免受EOS破壞,大大減少手機故障事件。TVS與OVP形成對DC及AC干擾的防護組合,是目前手機行業主流的EOS防護方案。
 
圖1 、(a)手機充電端電路簡化圖; (b)TVS型號及規格清單
 

 
 
參考文獻:

【1】      華為技術論壇.解析華為快充技術,2019

【2】      OPPO官方公眾號.詳解OPPO超級閃充技術原理,2018

 

 

prev利用DFN1210封裝雙通道TVS降低高速傳輸的crosstalk現象 NextSCR架構ESD保護元件的閂鎖效應