廉價充電器揭密及安全防范措施(一)

    市場上已有幾元錢的廉價充電器出售，而某些山塞機所配置的充電器成本也僅幾元錢。這些低廉的手機充電器質(zhì)量有保證嗎？安全嗎？他們是如何節(jié)約成本的呢？俗語“一分錢一分貨” 雖然在今天已不完全正確，但是，在手機充電器市場，它仍是真理。下面，將為您揭開一些低廉充電器的秘密，同時，為了防范這些低廉充電器帶來的危害，手機的電源管理方案必須防微杜漸，不能偷工減料以節(jié)約成本，否則后果不堪設(shè)想。

揭密一(MPS亞洲區(qū)市場總監(jiān)袁文林提供)

    完整的充電管理及保護應(yīng)分為以下三部分：充電器端/主機端/電池包；其各自的保護功能環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。
    充電器一般分為Switch(開關(guān)型)和Linear(線型)兩種，很多市場上售賣的低價充電器為了牟取暴利，可能只是使用了簡單的繞線變壓器，沒有任何過流過壓等保護，也沒有考慮到電網(wǎng)供電穩(wěn)定度等因素，把潛在危險帶給了手機本身。因為手機制造商無法預(yù)測其終端客戶是否只使用合格的充電器對主機充電，所以，很多國際品牌廠商為了保障其商譽及減少返修之售后成本，都會在手機充電線路前端再加一顆保護芯片。

    在2007年時國家信產(chǎn)部所出臺的移動通信手持機充電器標(biāo)準(zhǔn)中，特別要求手機廠家在主機端增加輸入過壓保護功能，但市面上很多公司為節(jié)省成本，在正式量產(chǎn)出貨后就取消了當(dāng)時申請入網(wǎng)認證時所使用的過壓保護芯片。同時，在電池包方面，取消電池包內(nèi)應(yīng)有的NTC過溫過冷保護電阻，在電池芯溫度變化時無法及時反饋給充電管理芯片，這都給終端用戶在充電時帶來輕者充電線路損壞，電池壽命減短；重者如電池爆炸/起火等潛在危險。

揭密二(TI高性能模擬業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理張洪為提供)

    從充電器端來說，最大的問題是所用光耦、變壓器絕緣是不是絕對可靠，如果為了省錢，用了質(zhì)量差的材料，就有較大的安全危害；其次空載功耗太大，現(xiàn)在主流要求小于300mW，日本已經(jīng)開始要求150mW；第三點是一致性差，不同的適配器互換后不能保證適用。

    從主機端來看一些手機的充電管理功能由單獨的電源管理芯片PMU完成，或者與基帶集成為單芯片，其中充電的相關(guān)工作皆須仰賴PMU或基帶單芯片內(nèi)的軟件來實現(xiàn)。雖然成本低，但對軟件依賴性大，一旦出現(xiàn)軟件錯誤，可能造成意外災(zāi)難；另一方面，CPU內(nèi)建充電管理功能，由于工藝的限制往往不能實現(xiàn)較高的輸入耐壓，所以，當(dāng)用戶使用劣質(zhì)充電器或因為插拔充電器產(chǎn)生的浪涌電壓都可能造成PMU或基帶芯片的損壞，此時許多通過軟件而實現(xiàn)的保護功能都無法工作，可能會產(chǎn)生無法預(yù)期的后果；第三，一些內(nèi)建充電管理只能實現(xiàn)脈沖電流的充電以及平均電流的管理，對于峰值電流的限制則依靠充電器本身，這一點可能會導(dǎo)致電池的壽命過短，在以后不同手機采用公共交流適配器后還將成為隱患。

揭密三(圣邦微電子產(chǎn)品線經(jīng)理呂亮提供)

    充電器部分，作為產(chǎn)品的配件，由于市場競爭，成本壓力太大，會有比主機端更多的隱患。通常存在性能與產(chǎn)品說明指標(biāo)不符，或者抗電強度不合格。抗電強度是考核充電器產(chǎn)品安全性能的重要指標(biāo)。如果消費者選用了這樣的產(chǎn)品，有可能會發(fā)生觸電，危及消費者人身安全。

安全防范措施

充電器上的防范措施(PI高級副總裁Doug Bailey提供)

    電池充電器存在三種安全隱患，即觸電、起火和破壞環(huán)境。安全的設(shè)計方式是在電源的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間保持適當(dāng)?shù)慕^緣與間隙。國際電工委員會(IEC)的規(guī)則覆蓋電源的安全設(shè)計，還有許多安全機構(gòu)在監(jiān)控生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

    高品質(zhì)的產(chǎn)品包含熱停機功能，可以在充電器過熱時斷開電源；還具有過電流關(guān)機功能，可以在電池短路(可能導(dǎo)致發(fā)熱和起火)時把功率降到額定功率的1%左右。通過采用高效的控制算法，以及確保產(chǎn)品不含鹵化物和PVC來最大限度地降低對環(huán)境的危害。這些算法確保充電器在非充電狀態(tài)消耗的功率最小。

主機端防范措施

TI張洪為：新一代的手機充電管理芯片需要具備以下幾個特點：

    更高的耐壓，一般在18V-26V；路徑管理功能，提供獨立的充電路徑和系統(tǒng)電源路徑；熱管理功能，一旦芯片內(nèi)核溫度上升到某一點時自動降低充電電流從而保證系統(tǒng)的安全；LDO功能，當(dāng)電池沒有安裝時可以啟動系統(tǒng)，這一點特別適合調(diào)試或量產(chǎn)測試，某些場合如無線公話，電池可以不是標(biāo)配的時候還可以降低成本。

    USB充電需要滿足USB IF的電源規(guī)范，低功率電源100mA, 高功率電源500mA；此外，實行開關(guān)模式的充電將最大化利用USB端口2.5W的最大功耗。

安森美安森美半導(dǎo)體中國區(qū)銷售副總裁林劍銘：不久的將來會使手機和適配器的銷售徹底分開，這將會給手機的充電安全帶來考驗。

    在手機充電接口上，過電壓無疑是最危險的。在適配器品質(zhì)差、發(fā)生故障或用戶錯接了不同設(shè)備的適配器時都有可能發(fā)生。一般情況，手機內(nèi)的充電管理IC可以控制充電的電流與電壓，維持電池安全充電。但如果額定電流充電時輸入的電壓太高，超過充電管理電路能夠承受的值，電路中充電調(diào)整元件將會因為過功率而燒毀或失去控制作用。最惡劣情況下，此時如果用戶同時使用低成本的鋰電池，內(nèi)部沒有完善的過充保護電路，電池將會有可能因過充造成爆炸這樣的嚴(yán)重后果。為此在YD/T1591-2006中規(guī)定了手機必須包含有過壓保護電路防止上述情況的發(fā)生。過壓保護(OVP)電路在檢測到過壓故障狀況時，檢測電路就會將開關(guān)斷開，使手機與適配器輸出斷開。

美國國家半導(dǎo)體電源管理產(chǎn)品資深應(yīng)用工程師鐘建鵬：充電管理電路功能一般由單顆的充電管理芯片(Charger IC)，或者集成充電管理功能的電源管理芯片(PMU)實現(xiàn)。充電管理電路需要支持針對鋰電池特性的涓流充電，恒流充電，恒壓充電的三種充電過程，并且應(yīng)具有防止過熱的保護機制。高級的充電管理電路還應(yīng)該具有對輸入電壓的過壓保護功能。這些保護功能對產(chǎn)品本身的安全性非常重要。一些不合格的充電管理電路，通常缺乏保護功能的設(shè)計，有可能造成電路本身損壞，系統(tǒng)過熱，甚至更嚴(yán)重的安全問題。

MPS袁文林：新一代充電IC除了將PMU所具備的充電功能通過高度集成的硬件來實現(xiàn)，可靠性較高外，還應(yīng)該有OVP(過壓保護)，OCP(過流保護)，NTC功能，同時具備高輸入耐壓，體積小，外圍線路簡單等優(yōu)點。針對USB充電的電池管理IC更應(yīng)符合低待機功耗/具有可編程式切換充電電流/多重輸入充電模式/可根據(jù)輸入電源設(shè)為充電器或USB端口，同時自動分配對電池充電及手機工作所需電流；并符合USB端口的限流規(guī)范。（作者：孫昌旭 ）