隨著便攜式設備所處,現代便攜式設備相當普及，同時越來越A以及便攜式媒體播放器已開始使用鋰離子(Li-Ion)。此類可的高需求量促使眾多的第三方廠商不斷開發出諸如充電座及充電適配器等附件。此類充電適配器雖不昂貴，但其充電特性及保護功能往往與原OEM廠商生產的適配器有所差及可靠性。如果在級的設計過程中謹記以下特性，則可實施一個適用于所有的外部AC適配器的穩健系統：
1. 抑制瞬態電壓峰值的保護；
2. 非穩壓適配器的；
3. 散熱管理及故障保護產品系列的示例，展示了一系列以滿足上述要求為目的的線性充電器。

多種(zhong)多樣的AC適配器

    當今便(bian)攜式系統(tong)設計方面(mian)的(de)(de)(de)主要問題之一在于適應寬輸入范圍的(de)(de)(de)需求(qiu)，例如AC適配(pei)(pei)(pei)器(qi)(qi)(qi)、USB線纜或(huo)車載(zai)/空載(zai)的(de)(de)(de)直流(liu)輸出。將適配(pei)(pei)(pei)器(qi)(qi)(qi)以(yi)低廉的(de)(de)(de)價格推向'>市場，取(qu)代了昂貴(gui)的(de)(de)(de)原(yuan)始設備制(zhi)造商(OEM)制(zhi)造的(de)(de)(de)適配(pei)(pei)(pei)器(qi)(qi)(qi)，從而(er)促進了眾(zhong)多廠商的(de)(de)(de)發(fa)展，使可充電(dian)便(bian)攜式設備取(qu)得了很大成功。此類(lei)最流(liu)行(xing)的(de)(de)(de)電(dian)源，如AC適配(pei)(pei)(pei)器(qi)(qi)(qi)，通(tong)常(chang)可根據其特(te)性劃分為(wei)兩(liang)種：穩壓適配(pei)(pei)(pei)器(qi)(qi)(qi)(原(yuan)廠配(pei)(pei)(pei)件)以(yi)及非穩壓適配(pei)(pei)(pei)器(qi)(qi)(qi)(普通(tong)的(de)(de)(de)配(pei)(pei)(pei)件適配(pei)(pei)(pei)器(qi)(qi)(qi))。

    穩(wen)壓(ya)(ya)適配(pei)器(qi)的輸出電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)通過內部提(ti)供(gong)非常優(you)良的線路(lu)及負載調節(jie)。而非穩(wen)壓(ya)(ya)適配(pei)器(qi)所提(ti)供(gong)的輸出電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)則取決于負載。線路(lu)負載調節(jie)能力(li)不強，適配(pei)器(qi)在過電(dian)(dian)(dian)流(liu)狀態下的行為也(ye)有(you)所差別。穩(wen)壓(ya)(ya)適配(pei)器(qi)在進入過電(dian)(dian)(dian)流(liu)區域時通常具(ju)有(you)更為陡峭的過渡(du)區(transition region)。

輸入(ru)瞬變和過電壓狀態

    當今，靠上(shang)述適(shi)配器供電(dian)的便(bian)攜(xie)式(shi)設(she)備在(zai)設(she)計時必須整合保護功能(neng)，將(jiang)過(guo)電(dian)壓損壞終端設(she)備的風險降到最小。過(guo)電(dian)壓可為兩種模(mo)式(shi)：直流過(guo)電(dian)壓以及瞬變過(guo)電(dian)壓。

    通(tong)常情(qing)況下，直流過電(dian)(dian)壓(ya)源于所插(cha)入的(de)配件或非標準適配器上錯誤的(de)輸出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)。另一方面，將適配器熱插(cha)入終端設備(bei)時，就會出(chu)現瞬變過電(dian)(dian)壓(ya)。瞬變過電(dian)(dian)壓(ya)可輕松地達到正常適配器輸出(chu)電(dian)(dian)壓(ya)的(de)2倍，如圖1所示(shi)。

    如果設計合理，充電器既可用于將外(wai)部電(dian)(dian)源(yuan)與(yu)電(dian)(dian)池和(he)系統隔離(li)，如圖2所示(shi)。在該拓(tuo)撲結構中，電(dian)(dian)池組(zu)及系統的正極終端(duan)被連接至充(chong)電(dian)(dian)器的輸出。充(chong)電(dian)(dian)器功率(lv)級有效(xiao)地(di)將外(wai)部適配器與(yu)系統電(dian)(dian)源(yuan)總線隔離(li)。

    拓撲結構以后就得到了一種穩健的設計，其充電器級(ji)整合了(le)輸(shu)入(ru)過(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)保護(hu)(OVP)功能，以(yi)監測輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)并(bing)在探測到(dao)直流過(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)時關(guan)閉充電(dian)(dian)(dian)器(qi)級(ji)。當充電(dian)(dian)(dian)器(qi)級(ji)關(guan)閉時，系統的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)源總(zong)線(xian)與適配器(qi)的(de)(de)輸(shu)出(chu)完(wan)全隔離。對于(yu)5V的(de)(de)穩壓(ya)適配器(qi)而(er)言，其輸(shu)入(ru)過(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)保護(hu)閾值通常設定為6.5V。bq2406X系列提供了(le)6.5V及10.5V的(de)(de)選(xuan)擇以(yi)適用于(yu)穩壓(ya)和非穩壓(ya)適配器(qi)。

    為隔離(li)并保(bao)護(hu)系統(tong)和電(dian)池免受外(wai)部電(dian)源瞬變(bian)過(guo)電(dian)壓的(de)損(sun)害，可以(yi)使用具有約2倍于一般適配器(qi)額定電(dian)壓的(de)寬輸入電(dian)壓范圍(wei)的(de)充電(dian)器(qi)級。

    需要(yao)注意的(de)是，在上述所討論的(de)拓(tuo)撲結(jie)構(gou)中，若最小的(de)系(xi)統(tong)電(dian)(dian)(dian)流(例(li)如待機模(mo)式(shi)(shi)下(xia))高于(yu)終止(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)流閾(yu)值(zhi)，則可能會產生(sheng)鎖(suo)死(si)情況。如果系(xi)統(tong)電(dian)(dian)(dian)流高于(yu)終止(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)流閾(yu)值(zhi)，那么將(jiang)(jiang)(jiang)無法對終止(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)流進行檢測。安(an)全計(ji)時(shi)(shi)器將(jiang)(jiang)(jiang)被(bei)激活，充電(dian)(dian)(dian)器級將(jiang)(jiang)(jiang)在電(dian)(dian)(dian)池充至滿容量之前就斷電(dian)(dian)(dian)。為解決(jue)可能發生(sheng)的(de)該問(wen)題，當設備(bei)處(chu)于(yu)高功率模(mo)式(shi)(shi)而處(chu)于(yu)開啟模(mo)式(shi)(shi)時(shi)(shi)，bq2406X系(xi)列提(ti)供了一個(ge)關閉安(an)全計(ji)時(shi)(shi)器以(yi)及充電(dian)(dian)(dian)終止(zhi)(zhi)功能的(de)選項。

散熱管理與故障保護

    線(xian)性充電器中至系統電源總線(xian)的(de)高輸入電壓差分可導(dao)致(zhi)裸片溫(wen)度上升，甚至會(hui)超過最高的(de)結點溫(wen)度值并引(yin)起熱(re)損壞。為(wei)避免該問(wen)題發生，此(ci)類設(she)計必須考(kao)慮使用包(bao)含了熱(re)關(guan)斷及熱(re)調節(jie)功能的(de)穩健的(de)散熱(re)管理解(jie)決方案。

    通(tong)常，所(suo)有(you)集成充(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)IC都必(bi)須(xu)具有(you)內部熱(re)(re)關斷功(gong)能，一(yi)(yi)旦IC的(de)內部結(jie)點溫(wen)度超過了(le)最高結(jie)點溫(wen)度值，熱(re)(re)關斷功(gong)能將(jiang)被觸(chu)發，以確保運行過程中(zhong)不會(hui)發生熱(re)(re)損(sun)壞(huai)(huai)。在(zai)典(dian)型(xing)的(de)應用中(zhong)，當充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流大約(yue)為(wei)1A而(er)充(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)壓(ya)高于(yu)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓(ya)2~3V時，熱(re)(re)關斷功(gong)能將(jiang)被激活(huo)。在(zai)激活(huo)狀態下(xia)，熱(re)(re)關斷電(dian)(dian)路(lu)將(jiang)關閉充(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)功(gong)率級(ji)(ji)，以避免熱(re)(re)損(sun)壞(huai)(huai)。通(tong)常的(de)熱(re)(re)關斷電(dian)(dian)路(lu)都具有(you)設計上的(de)滯后(hou)效應。當IC裸片溫(wen)度降低時，功(gong)率級(ji)(ji)才重(zhong)新開啟。裸片溫(wen)度會(hui)一(yi)(yi)直(zhi)升高，直(zhi)到熱(re)(re)關斷電(dian)(dian)路(lu)被再(zai)次(ci)激活(huo)。其散(san)熱(re)(re)所(suo)維持時間(jian)可(ke)達(da)數秒，維持時間(jian)取決于(yu)PCB的(de)布局，該工作模(mo)(mo)式在(zai)以充(chong)(chong)電(dian)(dian)狀態指示(shi)時一(yi)(yi)般被稱為(wei)“閃(shan)爍(shuo)”(flashing)模(mo)(mo)式。

    為(wei)解(jie)決此類散(san)(san)熱問(wen)題，可添加一個散(san)(san)熱環(huan)(huan)路，以降(jiang)低充(chong)(chong)電(dian)電(dian)流并(bing)確保IC結點溫度低于(yu)熱關(guan)斷閾值。為(wei)bq2406X系列線性充(chong)(chong)電(dian)器添加了散(san)(san)熱環(huan)(huan)路的運行(xing)如(ru)圖2所示。散(san)(san)熱環(huan)(huan)路在激活狀態(tai)下(xia)可有效降(jiang)低充(chong)(chong)電(dian)電(dian)流，降(jiang)低充(chong)(chong)電(dian)器級功(gong)率MOSFET的功(gong)耗(hao)。

    需要注意的是，具有散熱(re)環路的線性充(chong)電(dian)器在輸入電(dian)壓過(guo)高(gao)的情況下，充(chong)電(dian)電(dian)流值可降至非常低(di)。在此類(lei)情況下，誤終止(zhi)(false termination)可對充(chong)電(dian)電(dian)流是否降至低(di)于(yu)終止(zhi)閾值進行檢測。為避免此問題，bq2406X將(jiang)在散熱(re)環路激(ji)活(huo)時使終止(zhi)功能關閉。

動態計時器控制

    充電(dian)(dian)(dian)(dian)安(an)全(quan)(quan)計(ji)數器(qi)(qi)用于(yu)檢測故(gu)障(zhang)條件，如果充電(dian)(dian)(dian)(dian)周期時(shi)(shi)(shi)(shi)長(chang)(chang)超過(guo)正常狀(zhuang)態下所期望(wang)的(de)總體時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)，且充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流等于(yu)額定的(de)快速充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流，則判斷(duan)出(chu)現故(gu)障(zhang)。在散熱環(huan)路激活(huo)(huo)狀(zhuang)態下，充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流降(jiang)低(di)(di)。若是(shi)散熱環(huan)路在較長(chang)(chang)一(yi)段時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)內被激活(huo)(huo)，那么故(gu)障(zhang)安(an)全(quan)(quan)計(ji)數器(qi)(qi)的(de)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態即可觀察得出(chu)。為(wei)避(bi)免錯(cuo)誤狀(zhuang)態的(de)發生，bq2406X充電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)IC激活(huo)(huo)了動(dong)態計(ji)時(shi)(shi)(shi)(shi)器(qi)(qi)控制(DTC)，這是(shi)一(yi)個內置電(dian)(dian)(dian)(dian)路，其通過(guo)編程調整計(ji)時(shi)(shi)(shi)(shi)終止輸出(chu)的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)值來降(jiang)低(di)(di)安(an)全(quan)(quan)計(ji)數器(qi)(qi)的(de)時(shi)(shi)(shi)(shi)鐘效率(lv)。DTC電(dian)(dian)(dian)(dian)路將在散熱環(huan)路被激活(huo)(huo)時(shi)(shi)(shi)(shi)同時(shi)(shi)(shi)(shi)開啟(qi)。

散熱環路在輸入(ru)電壓瞬變(bian)情況下的運行。

    散熱(re)調節功能(neng)以(yi)及DTC電(dian)路(lu)提供(gong)了穩健的(de)散熱(re)管理及故(gu)障(zhang)保護(hu)方(fang)法，以(yi)保護(hu)充(chong)電(dian)器級和系統免(mian)遭瞬變或其(qi)他過電(dian)壓狀態所引(yin)起的(de)散熱(re)故(gu)障(zhang)。

    此(ci)(ci)處所討論的(de)(de)(de)(de)便攜式(shi)設(she)(she)備(bei)在(zai)(zai)各廠商(shang)之(zhi)間存在(zai)(zai)著激烈(lie)的(de)(de)(de)(de)競爭，并且在(zai)(zai)不斷進行創(chuang)新，差異化也在(zai)(zai)加強。隨著便攜式(shi)設(she)(she)備(bei)所安置的(de)(de)(de)(de)使(shi)用環(huan)境越(yue)來越(yue)嚴苛(例(li)如，在(zai)(zai)炎熱的(de)(de)(de)(de)夏日將電(dian)話放置在(zai)(zai)汽車內充(chong)電(dian)，或(huo)是(shi)插入(ru)(ru)了(le)廉(lian)價的(de)(de)(de)(de)配件或(huo)錯(cuo)誤的(de)(de)(de)(de)適配器)，終(zhong)端用戶將繼續(xu)面對(dui)在(zai)(zai)穩健(jian)性(xing)及(ji)穩定(ding)性(xing)方面便攜式(shi)設(she)(she)備(bei)所帶來的(de)(de)(de)(de)挑戰(zhan)。一類(lei)產品與其他(ta)產品的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)區(qu)別(bie)體現在(zai)(zai)出現上述不希望出現的(de)(de)(de)(de)狀態時，設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)、可靠性(xing)以(yi)及(ji)穩健(jian)性(xing)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)。bq2406X產品系(xi)列具有(you)獨特的(de)(de)(de)(de)輸入(ru)(ru)過電(dian)壓保護、散熱調節以(yi)及(ji)DTC功能，造(zao)就了(le)一款穩健(jian)的(de)(de)(de)(de)系(xi)統設(she)(she)計以(yi)解決這些(xie)問題。系(xi)統設(she)(she)計工(gong)程師的(de)(de)(de)(de)職責(ze)就在(zai)(zai)于將此(ci)(ci)類(lei)因素納(na)入(ru)(ru)考慮，以(yi)確保其產品更(geng)智能、更(geng)穩健(jian)，以(yi)使(shi)其產品在(zai)(zai)眾多的(de)(de)(de)(de)產品中獨樹一幟，而不是(shi)“泯然(ran)眾人”。