手机充电芯片的路径管理（NVDC）功能

点击数：更新时间：2024-07-08 21:33:51

有没有想过，手机的充电电路相比普通数码产品有什么特殊之处呢？

又有没有想过，手机插着充电器时，是充电器给手机系统供电？还是电池给手机系统供电？如果充电器是个小功率充电器，而手机系统需要消耗大量电量，此时会不会出问题？

充电作为手机的一个重要卖点，关乎用户体验，工程师投入了大量精力予以改进，优化，是各家互卷的重要战场。

工程师在开发电路的时候，一个重要原则是基于用户使用场景而设计。用户想要边充电，边玩手机，能不安排上吗？那又该使用何种技术呢？

今天花一些时间聊一聊BUCK充电IC中的路径管理（NVDC）功能，NVDC，narrow voltage DC。

如下图，Q4管即为实现路径管理功能的一个重要部件，Q4管又称BATFET。

NVDC至少满足了手机充电芯片的四个诉求，如下：

1、当电池过放时，即电池电压很低时，充电IC将输出一个稳定的最小系统电压（典型值为3.5V），保证插上充电器后手机系统就能够跑起来，不需要等到电池充上来了系统才能运行（区别于大部分低端数码产品）。

具体实现细节是怎么样的呢？

当电池电压低于设置的最小系统电压时，那么BATFET将会运行在线性模式下（LDO mode)，此时充电IC输出的Vsys电压将会比设定的最小系统电压高150mV；当电池电压上升到比最小系统电压高时，BATFET将完全导通（full on mode），此时充电IC输出的Vsys电压被调节在比电池电压高70mV左右的一个电压。

2、如果充电过程中，手机系统抽载加重，而充电器的功率已达到了极限值，这时充电电流将会减小，把功率让给系统，优先保证系统正常工作，遵循的功率分配示意图如下图，这种功能又被称作为动态电源管理（DPM）。

3、如果手机系统抽载进一步加重，即使把电池充电电流降为零，输入功率仍然不能满足系统时，电池将由充电转换为放电，与充电器一起给系统供电，从而使系统的用电得到保证。这个功能被称为辅助供电模式（Supplement Mode），是用比较器做的，当系统电压因为抽载的原因下降到低于电池电压时，则batfet会重新打开，电池将由充电转换为放电，按照第一张图中橙色的箭头所示的路径辅助参与供电。

4、实现Shipping mode，即运输模式，该模式是便携式设备中充电管理芯片常带的一个模式。便携式设备需要考虑到出厂后，但卖到用户手上之前，长时间的储存对于电池健康和用户体验的影响。由于锂离子电池过放或者空电后长时间放置，会导致正负极活性物质可逆性受到破坏，从而导致电池性能大幅度降低，甚至不能再充电。其次用户在买手机时不能当场开机，而是插着充电器开机，则会影响用户的体验，认为产品肯定长时间存放了，不靠谱。

运输模式通常就是设备的最低静态电流模式。手机通常都会在出厂时开启运输模式，这样一来在长时间的运输、储存过程中，减小了电池的电量流失，最大限度地延长储藏寿命。以MP2721为例，其未开启运输模式时待机功耗为44μA ，而开启运输模式后待机功耗只有8.5μA 。