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。

多種多樣的AC適配器

    當今便攜式系統(tong)設(she)計(ji)方面的(de)主要問題之(zhi)一(yi)在于(yu)適應寬輸入范圍的(de)需(xu)求，例(li)如(ru)(ru)AC適配(pei)器(qi)、USB線纜(lan)或車載/空載的(de)直(zhi)流輸出。將適配(pei)器(qi)以低廉的(de)價格(ge)推向(xiang)'>市場(chang)，取代(dai)了昂貴的(de)原(yuan)始設(she)備制造商(OEM)制造的(de)適配(pei)器(qi)，從而(er)促(cu)進了眾多廠(chang)商的(de)發展，使可(ke)充電(dian)便攜式設(she)備取得了很大成功。此類最流行(xing)的(de)電(dian)源，如(ru)(ru)AC適配(pei)器(qi)，通(tong)常可(ke)根據(ju)其特(te)性劃分為兩種：穩(wen)壓適配(pei)器(qi)(原(yuan)廠(chang)配(pei)件(jian))以及非穩(wen)壓適配(pei)器(qi)(普通(tong)的(de)配(pei)件(jian)適配(pei)器(qi))。

    穩壓適配器的(de)輸出(chu)電(dian)壓通過內部提供非(fei)常優良的(de)線路(lu)及負載調節。而非(fei)穩壓適配器所(suo)提供的(de)輸出(chu)電(dian)壓則取決于負載。線路(lu)負載調節能力不(bu)強，適配器在過電(dian)流(liu)(liu)狀態下的(de)行(xing)為也有所(suo)差別。穩壓適配器在進入(ru)過電(dian)流(liu)(liu)區域時通常具有更為陡峭的(de)過渡(du)區(transition region)。

輸入瞬變和過(guo)電壓狀態

    當今，靠(kao)上述適配器供電(dian)(dian)的便攜式設備(bei)在設計時必須整合保護功能，將過電(dian)(dian)壓損壞(huai)終端設備(bei)的風險降(jiang)到(dao)最小。過電(dian)(dian)壓可為兩種模式：直流過電(dian)(dian)壓以及(ji)瞬變過電(dian)(dian)壓。

    通常情況下，直流過電壓源于所(suo)插入的(de)配(pei)(pei)件或非標準適(shi)(shi)配(pei)(pei)器上(shang)錯(cuo)誤(wu)的(de)輸出(chu)(chu)電壓。另一方(fang)面(mian)，將適(shi)(shi)配(pei)(pei)器熱插入終端(duan)設(she)備(bei)時，就(jiu)會(hui)出(chu)(chu)現瞬(shun)變過電壓。瞬(shun)變過電壓可輕(qing)松地達到(dao)正常適(shi)(shi)配(pei)(pei)器輸出(chu)(chu)電壓的(de)2倍，如(ru)圖(tu)1所(suo)示。

    如果設計合理，充電器既可用于將外(wai)(wai)部電源與電池和系(xi)統隔離(li)，如(ru)圖2所示。在該拓撲(pu)結構中，電池組及系(xi)統的正極終端被連接至充電器(qi)的輸出。充電器(qi)功(gong)率級有效地將外(wai)(wai)部適(shi)配器(qi)與系(xi)統電源總線隔離(li)。

    拓撲結構以后就得到了一種穩健的設計，其充電器級(ji)整合了輸入(ru)過(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)保護(OVP)功能，以監測輸入(ru)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)并在探測到直(zhi)流過(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)時(shi)關閉(bi)(bi)充電(dian)(dian)(dian)器(qi)級(ji)。當充電(dian)(dian)(dian)器(qi)級(ji)關閉(bi)(bi)時(shi)，系統的(de)電(dian)(dian)(dian)源總線(xian)與(yu)適(shi)配器(qi)的(de)輸出完全隔(ge)離。對于5V的(de)穩(wen)壓(ya)(ya)適(shi)配器(qi)而言，其輸入(ru)過(guo)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)保護閾(yu)值通常設定為6.5V。bq2406X系列提供了6.5V及10.5V的(de)選擇(ze)以適(shi)用于穩(wen)壓(ya)(ya)和(he)非穩(wen)壓(ya)(ya)適(shi)配器(qi)。

    為隔離并(bing)保護系統和電(dian)池免受外部電(dian)源瞬變過(guo)電(dian)壓(ya)的損害，可以使用具有約2倍于一般適配器(qi)額定電(dian)壓(ya)的寬(kuan)輸入電(dian)壓(ya)范圍的充電(dian)器(qi)級。

    需要注(zhu)意(yi)的(de)是，在上(shang)述所討論的(de)拓撲結(jie)構中，若最小的(de)系統電(dian)(dian)流(liu)(liu)(例如待機模(mo)式(shi)下(xia))高(gao)于(yu)終(zhong)止電(dian)(dian)流(liu)(liu)閾值(zhi)，則可能會產(chan)生(sheng)鎖死情(qing)況。如果系統電(dian)(dian)流(liu)(liu)高(gao)于(yu)終(zhong)止電(dian)(dian)流(liu)(liu)閾值(zhi)，那么將無法對終(zhong)止電(dian)(dian)流(liu)(liu)進行(xing)檢(jian)測。安(an)全計時(shi)器將被激活，充(chong)電(dian)(dian)器級將在電(dian)(dian)池充(chong)至滿(man)容量之前就(jiu)斷電(dian)(dian)。為解決可能發生(sheng)的(de)該問(wen)題，當設備處(chu)于(yu)高(gao)功率模(mo)式(shi)而處(chu)于(yu)開啟模(mo)式(shi)時(shi)，bq2406X系列提(ti)供了(le)一個關閉安(an)全計時(shi)器以及充(chong)電(dian)(dian)終(zhong)止功能的(de)選項。

散熱管理與故障保護

    線(xian)性充電(dian)器(qi)中至系統電(dian)源總線(xian)的高輸入電(dian)壓差分可導致裸片溫度上升，甚至會超過(guo)最高的結(jie)點(dian)溫度值并(bing)引起熱(re)(re)損壞(huai)。為避(bi)免該(gai)問題(ti)發生，此類(lei)設計必(bi)須(xu)考慮(lv)使(shi)用包含了熱(re)(re)關斷及(ji)熱(re)(re)調節(jie)功能(neng)的穩健的散熱(re)(re)管理(li)解決方案。

    通(tong)常(chang)，所有集成充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器IC都必須(xu)具有內部熱(re)(re)(re)關(guan)(guan)斷功(gong)(gong)能(neng)(neng)，一旦IC的(de)內部結(jie)點溫度(du)超(chao)過(guo)了(le)最高結(jie)點溫度(du)值，熱(re)(re)(re)關(guan)(guan)斷功(gong)(gong)能(neng)(neng)將被觸(chu)發，以確(que)保運行過(guo)程中(zhong)(zhong)不會(hui)發生熱(re)(re)(re)損(sun)壞(huai)。在典型的(de)應用中(zhong)(zhong)，當充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流大(da)約為1A而(er)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓高于電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓2~3V時，熱(re)(re)(re)關(guan)(guan)斷功(gong)(gong)能(neng)(neng)將被激(ji)活。在激(ji)活狀態下，熱(re)(re)(re)關(guan)(guan)斷電(dian)(dian)(dian)(dian)路將關(guan)(guan)閉充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器功(gong)(gong)率(lv)級(ji)，以避免(mian)熱(re)(re)(re)損(sun)壞(huai)。通(tong)常(chang)的(de)熱(re)(re)(re)關(guan)(guan)斷電(dian)(dian)(dian)(dian)路都具有設計上的(de)滯后效應。當IC裸(luo)片溫度(du)降低時，功(gong)(gong)率(lv)級(ji)才(cai)重(zhong)新開啟。裸(luo)片溫度(du)會(hui)一直升高，直到熱(re)(re)(re)關(guan)(guan)斷電(dian)(dian)(dian)(dian)路被再次激(ji)活。其散熱(re)(re)(re)所維(wei)持時間(jian)可達數秒，維(wei)持時間(jian)取決于PCB的(de)布局，該工作(zuo)模式在以充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)狀態指示(shi)時一般被稱為“閃爍”(flashing)模式。

    為(wei)解決(jue)此類散(san)(san)熱(re)(re)問題，可添加一個散(san)(san)熱(re)(re)環(huan)(huan)路(lu)，以降低(di)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流并確保(bao)IC結點溫度低(di)于熱(re)(re)關(guan)斷閾值(zhi)。為(wei)bq2406X系(xi)列線性(xing)充(chong)電(dian)(dian)器添加了散(san)(san)熱(re)(re)環(huan)(huan)路(lu)的運行(xing)如圖2所(suo)示(shi)。散(san)(san)熱(re)(re)環(huan)(huan)路(lu)在激(ji)活狀態下可有效降低(di)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流，降低(di)充(chong)電(dian)(dian)器級功率MOSFET的功耗(hao)。

    需要注(zhu)意的(de)是，具有散熱環路的(de)線性充電(dian)(dian)(dian)(dian)器在輸入電(dian)(dian)(dian)(dian)壓過(guo)高的(de)情(qing)況(kuang)下，充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)值(zhi)可(ke)降(jiang)至非常低(di)。在此(ci)類情(qing)況(kuang)下，誤終(zhong)止(zhi)(zhi)(false termination)可(ke)對(dui)充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)是否降(jiang)至低(di)于終(zhong)止(zhi)(zhi)閾值(zhi)進行檢測。為避免此(ci)問(wen)題，bq2406X將在散熱環路激(ji)活時(shi)使終(zhong)止(zhi)(zhi)功能關閉(bi)。

動態計時器控制

    充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)安全(quan)計(ji)數器用(yong)于檢測故(gu)障條件，如果(guo)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)周期時(shi)(shi)長超過(guo)正常(chang)狀態(tai)(tai)下所期望的(de)(de)總體時(shi)(shi)間(jian)，且充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流等于額定(ding)的(de)(de)快速充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流，則判斷出現故(gu)障。在散熱(re)環(huan)(huan)路(lu)(lu)(lu)(lu)激(ji)(ji)活(huo)狀態(tai)(tai)下，充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流降低。若是散熱(re)環(huan)(huan)路(lu)(lu)(lu)(lu)在較(jiao)長一段時(shi)(shi)間(jian)內(nei)(nei)被(bei)(bei)激(ji)(ji)活(huo)，那么故(gu)障安全(quan)計(ji)數器的(de)(de)故(gu)障狀態(tai)(tai)即可(ke)觀察(cha)得出。為避免錯誤狀態(tai)(tai)的(de)(de)發生(sheng)，bq2406X充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器IC激(ji)(ji)活(huo)了(le)動態(tai)(tai)計(ji)時(shi)(shi)器控制(DTC)，這(zhe)是一個內(nei)(nei)置電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)，其(qi)通過(guo)編(bian)程調整計(ji)時(shi)(shi)終(zhong)止輸出的(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)值來降低安全(quan)計(ji)數器的(de)(de)時(shi)(shi)鐘效(xiao)率。DTC電(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)將(jiang)在散熱(re)環(huan)(huan)路(lu)(lu)(lu)(lu)被(bei)(bei)激(ji)(ji)活(huo)時(shi)(shi)同(tong)時(shi)(shi)開啟。

散熱環路在(zai)輸入(ru)電壓瞬變情(qing)況下的運(yun)行(xing)。

    散熱調節功(gong)能以(yi)及DTC電(dian)路提供了穩健的(de)散熱管理及故障保(bao)護方法，以(yi)保(bao)護充電(dian)器(qi)級和系統(tong)免(mian)遭瞬變或(huo)其他過電(dian)壓(ya)狀態所(suo)引起的(de)散熱故障。

    此處(chu)所討論的(de)(de)便攜(xie)式(shi)設(she)(she)備(bei)在(zai)各廠商之間(jian)存(cun)在(zai)著激(ji)烈的(de)(de)競爭，并且(qie)在(zai)不斷進行創新，差異(yi)化也在(zai)加強。隨著便攜(xie)式(shi)設(she)(she)備(bei)所安置的(de)(de)使用環境越(yue)來(lai)越(yue)嚴苛(例如，在(zai)炎熱(re)的(de)(de)夏日將電(dian)(dian)話(hua)放置在(zai)汽車(che)內充電(dian)(dian)，或(huo)是(shi)(shi)插入(ru)(ru)了(le)廉價的(de)(de)配件或(huo)錯誤的(de)(de)適配器)，終(zhong)端用戶(hu)將繼續面對在(zai)穩健性及(ji)(ji)穩定(ding)性方面便攜(xie)式(shi)設(she)(she)備(bei)所帶(dai)來(lai)的(de)(de)挑戰。一類(lei)產(chan)(chan)(chan)品(pin)與其(qi)(qi)他產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)主要區別(bie)體現(xian)在(zai)出現(xian)上述不希望出現(xian)的(de)(de)狀態時，設(she)(she)備(bei)的(de)(de)穩定(ding)性、可靠性以及(ji)(ji)穩健性的(de)(de)不同。bq2406X產(chan)(chan)(chan)品(pin)系列(lie)具有獨(du)特的(de)(de)輸入(ru)(ru)過電(dian)(dian)壓保(bao)(bao)護、散熱(re)調節以及(ji)(ji)DTC功(gong)能，造就(jiu)了(le)一款(kuan)穩健的(de)(de)系統設(she)(she)計以解決這些問題。系統設(she)(she)計工程師的(de)(de)職責就(jiu)在(zai)于將此類(lei)因素納(na)入(ru)(ru)考慮(lv)，以確保(bao)(bao)其(qi)(qi)產(chan)(chan)(chan)品(pin)更智能、更穩健，以使其(qi)(qi)產(chan)(chan)(chan)品(pin)在(zai)眾(zhong)多(duo)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)中(zhong)獨(du)樹一幟，而不是(shi)(shi)“泯然眾(zhong)人”。