你的手机充电过程够安全吗？专业角度看手机充电埠保护方案

智能手机目前已成为人们日常通讯、娱乐的重要工具。由于人们对手机的重度依赖，而手机电池发展一直进展缓慢，现在的智能手机通常都需要一天充电一次以上。

手机在充电时，从市电输电线到手机的充电口，整个通路上的各种干扰都会对充电口造成浪涌(surge)电压的影响。

浪涌电压的产生

什么是浪涌电压呢？浪涌电压就是电压幅度超过正常值的瞬态高压。瞬态是指浪涌持续时间短，通常为微秒级，高压是指电压幅度比正常值高得多，可以超过数倍甚至几十倍。

浪涌电压的主要来源有以下几种：

第一种

是市电传输网络上可能遇到雷击影响，当雷电击中市电网络的时候，会通过输电线路产生几千到几万伏的脉冲电压给到变压器，然后传给充电用的适配器，经过适配器再传导到手机充电口。

第二种

是电机扰动，一些工厂里的大功率电机在启停时会产生脉冲大电流，对供电网络造成冲击，使电网产生电压波动。

第三种

跟充电器相关。手机厂商无法控制终端用户对充电器的选用，许多用户都会用到不匹配的充电器或网购的兼容备用充电器。因此广大用户群所使用的充电器良莠不齐。劣质充电器的品质和稳定性差，遇到电网波动时极易出现问题，把过高的电压传递到手机充电埠。

第四种

是劣质充电线，它的内阻比较大，所用绝缘材料比较薄，也容易老化，会带来不稳定性因素。

第五种

最后一种是热插拔，也会造成充电口电压远高于正常范围的波动。

除此之外，印度、非洲等地区电网不稳等因素，对充电埠考验更大。

浪涌电压的危害

浪涌电压的危害分为两种，第一是积累性危害，多个小的浪涌冲击充电口，使充电口半导体器件性能衰退，寿命缩短；第二是灾难性危害，大的浪涌超过充电口器件承受能力，瞬间烧毁埠器件。

对于一款智能设备来说，由于浪涌电压导致界面烧毁、不能充电是最高级别故障，会严重影响用户的使用体验和产品品牌形象。

如何防止浪涌电压

为了更好地保护手机充电埠，OVP（Over-Voltage Protection，过压保护）芯片应运而生。

目前主流的手机充电埠过压保护方案有两种，一种是使用集成100V以上浪涌保护能力的12 Pin OVP（如艾为的AW32905），另一种是使用OVP + TVS(Transient voltage suppressor，瞬态浪涌抑制二极管)的组合。方案示意图如下：

OVP芯片的工作原理是当充电电压在正常范围时，内部集成的功率管导通，手机可正常充电。当充电端电压超过过压保护阈值时，OVP迅速断开，防止过高的电压传递到后级器件而损坏充电口。

虽然TVS就可以起到泄放浪涌的作用，但是仅有TVS对充电埠的保护是不够的。一方面TVS只能对瞬态能量进行泄放，而对较高的DC电压无法处理，而许多Charger的输入DC耐压和SW引脚的耐压并不太高。

加入OVP后则可以在VBUS DC电压超过过压保护阈值时切断充电通路，以艾为的AW32905为例，默认过压保护阈值为6.8V，后级充电芯片输入端最高能看到的直流电压仅6.8V。

另一方面，浪涌电压越高，TVS的钳位电压越高，如果没有OVP，较高的瞬态电压也会打坏充电芯片。加入OVP后，由于OVP具有极快的过压响应速度，OVP的输出瞬态残压也能控制在较低水平。以艾为的AW32905为例，默认过压保护阈值为6.8V，打浪涌时其输出残压最高不超过8V，对于市面主流使用的Charger来讲都是非常安全的。

OVP作为充电埠的保护器件，是最靠近充电埠的，因此在整机上，OVP要么位于小板，要么位于主板边缘的FPC线附近。小板面积小、厚度薄，上面还有USB界面，用户使用时会频繁插拔，因此应力比较大，主板边缘也是应力大的地方。

CSP芯片在应力太大的情况下，可能导致芯片出现裂痕，进而功能失效。为了解决这个问题，艾为创新性地首先推出了FCQFN封装的OVP产品AW339XX和AW329XX系列。由于FCQFN封装的芯片外部有塑封材料包裹，因此抗应力能力更强，在遇到磕碰时也不易碎裂。

艾为过压保护方案

在当前手机品牌竞争白热化的时代，质量是手机品牌的生命，唯有给用户提供高质量的产品，赢得良好的口碑才能在激烈的市场中占有一席之地。手机充电是否安全，最能直观体现手机的质量，如果充电口烧毁，手机不能充电，会严重影响品牌形象。

艾为电子长期致力于提供高性能、高可靠性的过压保护（OVP）芯片产品，已经形成了不同规格、系列化的OVP产品线。下表是艾为OVP系列芯片的选型表：

采用艾为的OVP产品可以很好地解决前面所述的充电埠保护问题。以艾为主推的AW32905为例，AW32905应用于手机充电埠，串联在手机充电通路中，正常充电时导通。它使用了FCQFN封装，比CSP封装抗应力更强、更可靠。

AW32905集成了120V浪涌保护功能，当手机端遇到浪涌时，浪涌能量被AW32905泄放，因此可以单独使用AW32905保护充电埠，省去外部独立TVS，也可以外加TVS提升浪涌保护等级。

AW32905集成了导通阻抗仅27mΩ的功率开关，在2A及以下充电时，芯片发热量很小，不会引起手机外壳温度高发烫。

AW32905的典型过压响应时间仅50ns，当芯片检测到充电口电压过压时，芯片会立刻关断，断开充电通路，从而保护手机内部器件不被高压损坏。

综上所述，AW32905很好的抵御了充电口浪涌电压，保证了手机充电口安全，可以极大程度上避免手机因充电口损坏而造成的返修，是一款高性价比的过压保护（OVP）芯片产品。