智能手機數據線的電路保護方案
發布時間:2014-09-04 責任編輯:mrcoocom
【導讀】muqianshichangshangdezhinengyidongshouji,juedaduoshushebeijidapingmuheduozhonggongnengyuyishen,tongshihaiyaoqiushebeinengchangshijiangongzuo,weifuhezhinengshoujidezheyibianhua,muqianshichangshangzhuliudeshoujichongdianqiyijingyouzhiqiande500mA~700mA充電電流變成了1A~2A的充電電流。充電電流的增大,對於充電數據線的要求也提出了更高的要求。
muqianshichangshangdezhinengyidongshouji,juedaduoshushebeijidapingmuheduozhonggongnengyuyishen,tongshihaiyaoqiushebeinengchangshijiangongzuo,zheshibixuyaogengdarongliangdedianchilaizhichizheyitexing。erdianchirongliangdezengda,ruguohaishianzhaoyiqiandexiaodianliuchongdian,biranhuizengjiachongdianshijian,zhehuidadajiangdizhinengshoujideyonghutiyan。ruguoxuyaochongdianshijianbubian、或者在短時間內能完成90%電池充電,就必須使用充電電流更大的手機充電器。
因此為符合智能手機的這一變化,目前市場上主流的手機充電器已經由之前的500mA~700mA充電電流變成了1A~2A的de充chong電dian電dian流liu。充chong電dian電dian流liu的de增zeng大da,對dui於yu充chong電dian數shu據ju線xian的de要yao求qiu也ye提ti出chu了le更geng高gao的de要yao求qiu,不bu僅jin僅jin是shi數shu據ju線xian中zhong電dian源yuan線xian和he接jie地di線xian的de線xian徑jing變bian粗cu,同tong時shi對dui於yu小xiao型xing的demicroUSB端口接觸的可靠性也要求更高。如果microUSB端口在使用過程中有接觸不良、或者有異物掉入(類似汗液之類東西)等情況發生,那麼在2A電流充電的過程中,在microUSB端口處就會有很大的功耗(I2R的關係),如果這個功耗大大的超過手機microUSB端(duan)口(kou)能(neng)承(cheng)受(shou)的(de)範(fan)圍(wei),端(duan)口(kou)就(jiu)會(hui)發(fa)熱(re),進(jin)而(er)燒(shao)黑(hei),嚴(yan)重(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)會(hui)燒(shao)毀(hui)手(shou)機(ji),發(fa)生(sheng)火(huo)災(zai)。在(zai)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong),發(fa)生(sheng)手(shou)機(ji)燒(shao)毀(hui)甚(shen)至(zhi)爆(bao)炸(zha)的(de)案(an)例(li),也(ye)時(shi)有(you)所(suo)聞(wen),這(zhe)對(dui)消(xiao)費(fei)者(zhe)的(de)人(ren)身(shen)安(an)全(quan)構(gou)成(cheng)了(le)重(zhong)大(da)的(de)危(wei)險(xian),對(dui)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)microUSB端口的安全保護也成為眾多廠家亟需完善的課題。
針對智能手機數據線的microUSB端口存在的以上風險,TE Connectivity公司(以下簡稱TE公司)電路保護事業部已經提出了解決方案,使用高分子正溫度係數可恢複電阻(PolySwitch產品)安裝在microUSB數據線內部進行有效溫度保護。下文首先介紹一下PolySwitch產品。
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1.PolySwitch產品特性介紹
TE公司電路保護部門PolySwitch器件是由半晶狀聚合物和導電微粒複合而成。在正常溫度下,導電微粒在聚合物中構成低電阻的網格(如圖1所示)。然而,不論因為通過器件的電流升高或者因為環境溫度升高,當溫度高至器件的開關溫度(TSw)時(shi),聚(ju)合(he)物(wu)內(nei)的(de)晶(jing)狀(zhuang)體(ti)將(jiang)熔(rong)化(hua)並(bing)變(bian)成(cheng)非(fei)晶(jing)狀(zhuang)。而(er)在(zai)晶(jing)狀(zhuang)體(ti)的(de)熔(rong)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)其(qi)體(ti)積(ji)將(jiang)增(zeng)加(jia)並(bing)分(fen)離(li)了(le)導(dao)電(dian)粒(li)子(zi),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)器(qi)件(jian)電(dian)阻(zu)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)增(zeng)加(jia)。

圖1 PolySwitch工作原理
隻要外部施加的電源電壓保持在這個電平,則器件會一直鎖定在動作狀態(即器件會一直保持閂鎖在保護狀態)。一旦電壓下降或者電源被斷開重新啟動後,PolySwitch器件就會恢複到正常工作狀態。
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2.TE公司的micro USB端口保護方案介紹
從上文知道,TE公司的可恢複保險電阻 PolySwitch產品是一種可以實現過溫以及過流保護的器件。在智能手機microUSB端口數據線保護方案中,隻需要簡單地把PolySwitch 器件串聯到microUSB接口 Vbus電源中,隻要PolySwitch產品監測到microUSB端口的溫度超過一定數值,可恢複保險電阻就會動作,電阻增大,從而切斷高達2A的充電電流,使microUSB端口的溫度冷卻下來而不至於損壞端口。
在使用中需要注意的是,要把PolySwitch產品放置到microUSB數據線一側,才能對端口發生的故障實現有效的保護。如果把PolySwitch放置到智能手機內部,也就是手機的電源輸入端處,雖然這個方式可以對手機內部的短路和過流實現有效的保護,但是對於在microUSB端口發生的故障不能實現有效地保護,因為由於端口處異物的存在,在 microUSB端口就形成了一個低阻回路,手機充電器的電流可以經由microUSB端口的低阻回路回到充電器電路中,也就是電流不會再流到手機內部。 圖2是智能手機microUSB端(duan)口(kou)保(bao)護(hu)簡(jian)圖(tu)。電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)的(de)一(yi)個(ge)原(yuan)則(ze)就(jiu)是(shi)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)一(yi)定(ding)要(yao)放(fang)在(zai)被(bei)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)的(de)上(shang)遊(you)處(chu),這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)對(dui)下(xia)遊(you)的(de)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)實(shi)現(xian)有(you)效(xiao)地(di)保(bao)護(hu)。對(dui)於(yu)這(zhe)種(zhong)故(gu)障(zhang)原(yuan)因(yin),PolySwitch一定要放在故障點即端口之前才能有效地實現保護,所以PolySwitch產品放在microUSB數據線內部是一種切實可行的方案。

圖2 智能手機microUSB端口保護簡圖
對 於智能手機microUSB端口保護,TE公司的PolySwitch方案,和集成電路方案相比,具有可靠性高,成本低,使用簡單等特點。集成電路方案利 用溫度傳感器檢測端口溫度,需要溫度檢測芯片、NTC溫度傳感器以及控製回路等,元器件多,設計複雜,成本高。TE公司的PolySwitch通過UL認 證,是一種可靠性非常高的元器件,隻需要一個元件就能實現有效全麵保護。同時TE 公司的電路保護事業部憑借著幾十年在可恢複保險電阻產品的經驗,更可將該產品與microUSB端口處安裝設計的影響簡化到最小化,從外觀上基本不改變 microUSB數據線的原有形狀。
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3.結束語
microUSB數據線不僅僅在智能手機上有著廣泛應用,在其它移動智能設備比如平板電腦上同樣有著非常普遍的應用。TE電路保護部始終致力於提高用戶使用的安全性,在智能設備microUSB端口的保護提出了很多具體實施方案,為客戶提供一整套完整的保護解決方案。
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