你的手機充電過程夠安全嗎？專業角度看手機充電埠保護方案！

智能手機目前已成為人們日常通訊、娛樂的重要工具。由於人們對手機的重度依賴，而手機電池發展一直進展緩慢，現在的智能手機通常都需要一天充電一次以上。

手機在充電時，從市電輸電線到手機的充電口，整個通路上的各種干擾都會對充電口造成浪涌(surge)電壓的影響。

浪涌電壓的產生

什麼是浪涌電壓呢？浪涌電壓就是電壓幅度超過正常值的瞬態高壓。瞬態是指浪涌持續時間短，通常為微秒級，高壓是指電壓幅度比正常值高得多，可以超過數倍甚至幾十倍。

浪涌電壓的主要來源有以下幾種：

第一種

是市電傳輸網路上可能遇到雷擊影響，當雷電擊中市電網路的時候，會通過輸電線路產生幾千到幾萬伏的脈衝電壓給到變壓器，然後傳給充電用的適配器，經過適配器再傳導到手機充電口。

第二種

是電機擾動，一些工廠里的大功率電機在啟停時會產生脈衝大電流，對供電網路造成衝擊，使電網產生電壓波動。

第三種

跟充電器相關。手機廠商無法控制終端用戶對充電器的選用，許多用戶都會用到不匹配的充電器或網購的兼容備用充電器。因此廣大用戶群所使用的充電器良莠不齊。劣質充電器的品質和穩定性差，遇到電網波動時極易出現問題，把過高的電壓傳遞到手機充電埠。

第四種

是劣質充電線，它的內阻比較大，所用絕緣材料比較薄，也容易老化，會帶來不穩定性因素。

第五種

最後一種是熱插拔，也會造成充電口電壓遠高於正常範圍的波動。

除此之外，印度、非洲等地區電網不穩等因素，對充電埠考驗更大。

浪涌電壓的危害

浪涌電壓的危害分為兩種，第一是積累性危害，多個小的浪涌衝擊充電口，使充電口半導體器件性能衰退，壽命縮短；第二是災難性危害，大的浪涌超過充電口器件承受能力，瞬間燒毀埠器件。

對於一款智能設備來說，由於浪涌電壓導致介面燒毀、不能充電是最高級別故障，會嚴重影響用戶的使用體驗和產品品牌形象。

如何防止浪涌電壓

為了更好地保護手機充電埠，OVP（Over-Voltage Protection，過壓保護）晶元應運而生。

目前主流的手機充電埠過壓保護方案有兩種，一種是使用集成100V以上浪涌保護能力的12 Pin OVP（如艾為的AW32905），另一種是使用OVP + TVS(Transient voltage suppressor，瞬態浪涌抑制二極體)的組合。方案示意圖如下：

OVP晶元的工作原理是當充電電壓在正常範圍時，內部集成的功率管導通，手機可正常充電。當充電端電壓超過過壓保護閾值時，OVP迅速斷開，防止過高的電壓傳遞到後級器件而損壞充電口。

雖然TVS就可以起到泄放浪涌的作用，但是僅有TVS對充電埠的保護是不夠的。一方面TVS只能對瞬態能量進行泄放，而對較高的DC電壓無法處理，而許多Charger的輸入DC耐壓和SW引腳的耐壓並不太高。

加入OVP後則可以在VBUS DC電壓超過過壓保護閾值時切斷充電通路，以艾為的AW32905為例，默認過壓保護閾值為6.8V，後級充電晶元輸入端最高能看到的直流電壓僅6.8V。

另一方面，浪涌電壓越高，TVS的鉗位電壓越高，如果沒有OVP，較高的瞬態電壓也會打壞充電晶元。加入OVP後，由於OVP具有極快的過壓響應速度，OVP的輸出瞬態殘壓也能控制在較低水平。以艾為的AW32905為例，默認過壓保護閾值為6.8V，打浪涌時其輸出殘壓最高不超過8V，對於市面主流使用的Charger來講都是非常安全的。

OVP作為充電埠的保護器件，是最靠近充電埠的，因此在整機上，OVP要麼位於小板，要麼位於主板邊緣的FPC線附近。小板面積小、厚度薄，上面還有USB介面，用戶使用時會頻繁插拔，因此應力比較大，主板邊緣也是應力大的地方。

CSP晶元在應力太大的情況下，可能導致晶元出現裂痕，進而功能失效。為了解決這個問題，艾為創新性地首先推出了FCQFN封裝的OVP產品AW339XX和AW329XX系列。由於FCQFN封裝的晶元外部有塑封材料包裹，因此抗應力能力更強，在遇到磕碰時也不易碎裂。

艾為過壓保護方案

在當前手機品牌競爭白熱化的時代，質量是手機品牌的生命，唯有給用戶提供高質量的產品，贏得良好的口碑才能在激烈的市場中佔有一席之地。手機充電是否安全，最能直觀體現手機的質量，如果充電口燒毀，手機不能充電，會嚴重影響品牌形象。

艾為電子長期致力於提供高性能、高可靠性的過壓保護（OVP）晶元產品，已經形成了不同規格、系列化的OVP產品線。下表是艾為OVP系列晶元的選型表：

採用艾為的OVP產品可以很好地解決前面所述的充電埠保護問題。以艾為主推的AW32905為例，AW32905應用於手機充電埠，串聯在手機充電通路中，正常充電時導通。它使用了FCQFN封裝，比CSP封裝抗應力更強、更可靠。

AW32905集成了120V浪涌保護功能，當手機端遇到浪涌時，浪涌能量被AW32905泄放，因此可以單獨使用AW32905保護充電埠，省去外部獨立TVS，也可以外加TVS提升浪涌保護等級。

AW32905集成了導通阻抗僅27mΩ的功率開關，在2A及以下充電時，晶元發熱量很小，不會引起手機外殼溫度高發燙。

AW32905的典型過壓響應時間僅50ns，當晶元檢測到充電口電壓過壓時，晶元會立刻關斷，斷開充電通路，從而保護手機內部器件不被高壓損壞。

綜上所述，AW32905很好的抵禦了充電口浪涌電壓，保證了手機充電口安全，可以極大程度上避免手機因充電口損壞而造成的返修，是一款高性價比的過壓保護（OVP）晶元產品。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！