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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 。



那么如何退出Shipping mode呢?

充电IC有相关引脚用来控制运输模式,可用外部电平来控制该引脚,在手机电路上该引脚通常连接到开机键,用户第一次开机的动作就让手机退出运输模式了。



因时间原因先介绍这么多,如果对手机的技术细节感兴趣,请关注公众号(西部电路)并发消息给我。

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