此外，許多便攜設備的輸入連接也從專有方案轉為微型USB插口;USB供電（rev 1.0 Jul 2012） 標準的發布

，更能適應最新的便攜設備USB端口的供電要求。這些都迫切需要既可提高能效又滿足上述要求的技術解決方案。推動高能效創新的安森美半導體新推出了NCP185x係列開關電池充電方案，幫助設計工程師應對便攜設備大容量電池的快速充電挑戰，並幫助優化用戶體驗。

 

 

電池充放電管理在便攜設備設計的合理性和可靠性方麵至關重要。電池充放電的挑戰之一是需要強固性、高能效及快速充電時間來滿足當今高性能、空間受限型應用的要求。而大容量電池需要更大的充電電流來縮短充電時間。

 

傳統線性電池充電方式（包括脈衝方式）在大電流下存在效率較低、發熱量大等問題。與線性解決方案相比
，開關充電方案有明顯的優勢，如可從輸入轉換更多的電能至輸出;工作能效更高
，可降低能耗及簡化手機設計;在輸入源受限時（如采用5 V

，500 mA USB端口充電）
，能提供更大的電流。綜合上述優勢
，開關電池充電器件的充電速度可比線性電池充電器快30%。

 

由於手機等設備無法知道用戶使用的電源適配器或USB端口的負載電流能力
，所以充電管理器件必須具有檢測適配器或USBduankoufuzaidianliudegongneng，yiquebaoshoujishebeizaianquandianliutiaojianxiagongzuo。zaichongdianjieshuhou

，chongdianguanliqijianyingduankaiyuxitongdelianjie，xitongcongwaibudianyuanqudian;隻有當外部電源移出時，係統才從電池取電。

 

安森美半導體的NCP185x係列開關電池充電器件就是一種新的充電技術。其充電過程迅速，具有自動輸入限流（AICL）功能;在充電結束時還可自動斷開電池連接，延長電池壽命。它可以提供更大的輸出電流
，效率高達85%，發熱量小，實現更快、更安全高效的充電，有助於提升用戶體驗;還可以提高係統穩定性，簡化係統設計。

 

NCP185x係列在輸入源受限的情況下，采用符合100 mA
、500 mA、900 mA或1.5 A USB充電規範的輸入電流限製器，利用自動檢測模式在最大充電電流時進行調整，使其適應輸入源的能力，並可縮短最少達10分鍾的總體充電時間。

 

圖1：利用自動輸入限流縮短總體充電時間

 

 

不(bu)少(shao)用(yong)戶(hu)經(jing)常(chang)抱(bao)怨(yuan)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)短(duan)
，許(xu)多(duo)便(bian)攜(xie)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)在(zai)使(shi)用(yong)幾(ji)個(ge)月(yue)後(hou)就(jiu)受(shou)到(dao)明(ming)顯(xian)影(ying)響(xiang)，原(yuan)因(yin)是(shi)電(dian)池(chi)在(zai)充(chong)電(dian)結(jie)束(shu)後(hou)還(hai)一(yi)直(zhi)在(zai)充(chong)電(dian)。優(you)化(hua)電(dian)池(chi)總(zong)體(ti)壽(shou)命(ming)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)在(zai)充(chong)電(dian)結(jie)束(shu)時(shi)電(dian)池(chi)連(lian)接(jie)即(ji)自(zi)動(dong)斷(duan)開(kai)。安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)NCP185x帶有充放電路徑管理功能，可以在係統充電結束時自動斷開電池連接，係統僅從外部帶有適配器或USB端口取電，僅在出現峰值電流活動（大於外部電源適配器所能提供的電流
，如使用GSM）時(shi)
，才(cai)導(dao)通(tong)電(dian)池(chi)與(yu)係(xi)統(tong)之(zhi)間(jian)連(lian)接(jie)
，短(duan)時(shi)間(jian)從(cong)係(xi)統(tong)補(bu)充(chong)電(dian)流(liu)，其(qi)他(ta)時(shi)間(jian)電(dian)池(chi)與(yu)係(xi)統(tong)保(bao)持(chi)管(guan)理(li)。在(zai)外(wai)部(bu)電(dian)源(yuan)連(lian)接(jie)情(qing)況(kuang)下(xia)，係(xi)統(tong)優(you)先(xian)從(cong)外(wai)部(bu)適(shi)配(pei)器(qi)取(qu)電(dian)，以(yi)保(bao)存(cun)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)，延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)，如(ru)圖(tu)2所示。

 

圖2：充電結束時自動斷開電池連接

 

如ru果guo使shi用yong不bu帶dai充chong放fang電dian路lu徑jing管guan理li的de器qi件jian，充chong電dian結jie束shu後hou，充chong電dian模mo塊kuai關guan閉bi，係xi統tong開kai始shi從cong電dian池chi取qu電dian
，電dian池chi電dian壓ya隨sui之zhi降jiang低di，一yi旦dan電dian壓ya降jiang低di到dao一yi個ge門men限xian值zhi，充chong電dian周zhou期qi重zhong新xin開kai始shi，使shi電dian池chi經jing常chang處chu於yu充chong放fang電dian、再充電循環之中，容易造成電池過早老化。

 

 

電池充電的另一個挑戰是需要改善用戶體驗。用戶時常有這樣的疑問：為什麼電池電量低時我要充電5fenzhonghouxitongcainengdaotongxitong

？zheshiyinweidangyonghulianjiebianxieshebeichongdiandetongshi，tongchangyexuyaoshiyongshebei。lingrengangadeshi
，jishishizuixinxingshebeiyeyaoqiuyue5分鍾的初始充電，然後才允許係統啟動及使用。如果采用雙路徑管理（DPM）技術
，即可在插入充電線纜時立即導通便攜設備。

 

NCP185x係(xi)列(lie)就(jiu)應(ying)用(yong)了(le)這(zhe)樣(yang)的(de)即(ji)時(shi)導(dao)通(tong)係(xi)統(tong)技(ji)術(shu)，由(you)於(yu)器(qi)件(jian)內(nei)集(ji)成(cheng)的(de)電(dian)流(liu)源(yuan)可(ke)為(wei)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)
，即(ji)使(shi)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)非(fei)常(chang)低(di)，當(dang)用(yong)戶(hu)插(cha)入(ru)電(dian)源(yuan)適(shi)配(pei)器(qi)時(shi)，也(ye)可(ke)使(shi)係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)保(bao)持(chi)在(zai)3.6V
，讓係統立即開啟，無需等待;另外，內部集成的一個5 V升壓器支持USB On-The-Go（OTG）反向供電，或用於HDMI接口的DDC電壓供電，可以一邊安全地給電池充電，一邊單獨為係統供電，如圖3所示。當電池電壓達到3.4 V時預充電結束，外部充電MOS管(guan)導(dao)通(tong)，係(xi)統(tong)電(dian)壓(ya)跟(gen)隨(sui)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)。傳(chuan)統(tong)充(chong)電(dian)器(qi)在(zai)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)低(di)時(shi)，電(dian)池(chi)需(xu)要(yao)預(yu)充(chong)電(dian)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)
，等(deng)待(dai)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)恢(hui)複(fu)到(dao)最(zui)低(di)電(dian)壓(ya)以(yi)上(shang)才(cai)能(neng)開(kai)機(ji)。

 

圖3：插入充電線纜時即時導通便攜設備

 

安森美半導體的器件還支持死電池激活。當電池電壓低於2.2 V時
，開關充電器件提供10 mA小電流激活電池。此時係統仍可立即開機。

 

 

對於平板電腦來說，通常需要支持USB OTG功能。USB OTG附件要求便攜設備在USB事務處理中充當USB主機，在VBUS線路上提供5 V輸出電壓，供外設使用;一些智能手機帶有HDMI輸出接口，也需要一個5 V DDC電壓。這通常要使用外部升壓直流-直流（DC-DC）轉換器將電池電壓升壓至5 V、500 mA的穩壓電壓軌。NCP185x係列器件集成了一個5 V升壓器
，能支持USB OTG附件或HDMI輸出接口
，最大提供500 mA電流，並省去了一個外部升壓轉換器。NCP185x係列接地的ID引腳可以識別USB OTG附件，應用反向升壓轉換器來提供5 V

、500 mA輸出，不僅可以支持USB OTG功能，還可以為物料單（BOM）節省1顆額外電感。

 

圖4：支持USB OTG功能

 

 

另一個電池充電的挑戰是要保證設備安全性不受影響。NCP185x係列采用了多種安全措施來實現這一目標，包括正向及負向嵌入式過壓保護（OVP）

、內部結溫傳感器及管理
，以及外部電池負溫度係數（NTC）及JEITA管理
，而且可提供事件報告機製
，將插入
、過壓、過熱
、過冷、充電周期狀態、充電開始

、充電完成等報告給CPU進行相應處理。

 

獨du特te的de正zheng向xiang及ji負fu向xiang過guo壓ya保bao護hu可ke防fang止zhi新xin便bian攜xie設she備bei受shou到dao過guo壓ya的de損sun壞huai。線xian纜lan及ji充chong電dian器qi都dou是shi一yi般ban商shang品pin，在zai廉lian價jia的de零ling配pei件jian市shi場chang就jiu可ke以yi買mai到dao，出chu現xian故gu障zhang的de可ke能neng性xing很hen高gao。充chong電dian源yuan可ke以yi是shi交jiao流liu適shi配pei器qi（電壓達20 V）
、計算機USB端口（通常12 V-20 V）
、小汽車車載套件（典型值12 V）或卡車（典型值24 V）
，因此隻有強固的正向28 V過壓保護才可以保護設備的安全，且在上述所有應用場景下都提供足夠的裕量。NCP185x係列可提供+28 V過壓保護
，可防止充電器故障或熱插拔時過高的浪湧電壓損壞開關充電器件;此外還有一種情況
，在出現插口/連接器故障時
，VIN和GND可能反向，NCP1852率先提供了-20 V OVP能力以幫助保護正在充電的手機。

 

NCP185x係列具有電池溫度監測功能，可監測4個溫度區（根據JEITA規範）：冷《+5℃
，不充電;正常溫度+5℃至+45℃，滿額充電;熱》45℃，降低充電電流;燙》65℃，不充電，從而確保電池充電過程不會過熱、起火和爆炸。電池溫度監測功能是完全可軟件編程的。

 

圖5：4個溫度區的電池溫度監測

 

NCP185x係列還可以將充電操作的變化或意料之外的故障報告給外部FLAG引腳，以便中斷充電;應用處理器可以通過I2C啟動充電控製及充電周期，且配合報告充電事件。

 

 

安森美半導體提供豐富的開關電池充電器件產品陣容來應對便攜設備的充電挑戰。NCP185x係列目前包括的NCP1850、NCP1851和NCP1852三款產品都可以滿足這一要求，並又各有特色。今後
，這係列產品還將增加更多產品，支持更大充電電流，配合用戶的更廣泛需求。

 

圖6：安森美半導體NCP185x係列開關電池充電器產品架構

 

其中
，NCP1851是一款低高度、1.6 A、極具創新的開關電池充電器

，允許使用功率有限的電源，如標準牆壁充電器和USB;NCP1852是首款帶+28V/-20V OVP的1.8A SBC
，允許使用高功率牆壁充電器和USB等電源;NCP1850則是帶雙路徑的最小尺寸1.5 A SBC，允許以低係統成本使用標準牆充電器和USB等功率有限的電源。

 

以NCP1851為(wei)例(li)
，它(ta)是(shi)一(yi)款(kuan)完(wan)全(quan)可(ke)編(bian)程(cheng)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)開(kai)關(guan)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)器(qi)件(jian)，可(ke)大(da)幅(fu)縮(suo)短(duan)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)
，延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)時(shi)間(jian)，並(bing)增(zeng)添(tian)了(le)先(xian)進(jin)的(de)啟(qi)動(dong)功(gong)能(neng)。該(gai)器(qi)件(jian)集(ji)成(cheng)了(le)動(dong)態(tai)電(dian)源(yuan)路(lu)徑(jing)管(guan)理(li)功(gong)能(neng)，在(zai)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)低(di)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)能(neng)迅(xun)速(su)導(dao)通(tong)係(xi)統(tong)，對(dui)已(yi)深(shen)度(du)放(fang)電(dian)的(de)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)。該(gai)器(qi)件(jian)的(de)內(nei)部(bu)結(jie)溫(wen)傳(chuan)感(gan)器(qi)，以(yi)及(ji)外(wai)部(bu)負(fu)溫(wen)度(du)係(xi)數(shu)熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)通(tong)過(guo)將(jiang)專(zhuan)用(yong)中(zhong)斷(duan)傳(chuan)達(da)給(gei)I2C控製總線來確保係統安全充電。NCP1851提供USB OTG模式，無需另一個升壓轉換器，即可將電源配件插入USB端口。NCP1851提供1.6 A充電能力
，尺寸僅為2.2×2.55 mm，用於符合USB標準的最新輸入電源及大容量電池，能在90分鍾內完成1，650 mAh
、4.2 V鋰離子電池的完整充電周期。

 

NCP1851與NCP185x係列的其他產品一樣，比競爭產品有更高的過壓保護能力、更大的充電電流
，以及更大的USB OTG反fan向xiang輸shu入ru電dian流liu能neng力li，支zhi持chi態tai路lu徑jing管guan理li及ji電dian池chi激ji活huo功gong能neng。這zhe些xie新xin器qi件jian所suo具ju有you的de快kuai速su充chong電dian時shi間jian性xing能neng及ji先xian進jin的de功gong能neng組zu合he，能neng以yi單dan芯xin片pian方fang案an簡jian單dan地di融rong入ru到dao最zui新xinUSB充電設計中
，為提升智能手機、平板電腦及其它手持設備（包括便攜醫療產品）的能效，實現這些產品的更高集成度、小型化、易用性、便攜性和耐久性提供了完善的解決方案
，也使安森美半導體的開關電池充電器件贏得了更多主要客戶的青睞和采用。

 

 

智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)及(ji)平(ping)板(ban)電(dian)腦(nao)等(deng)便(bian)攜(xie)設(she)備(bei)越(yue)來(lai)越(yue)趨(qu)向(xiang)采(cai)用(yong)更(geng)大(da)容(rong)量(liang)的(de)電(dian)池(chi)以(yi)配(pei)合(he)大(da)屏(ping)幕(mu)背(bei)光(guang)及(ji)多(duo)內(nei)核(he)處(chu)理(li)器(qi)工(gong)作(zuo)對(dui)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)的(de)更(geng)高(gao)需(xu)求(qiu)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，用(yong)戶(hu)需(xu)要(yao)快(kuai)速(su)的(de)充(chong)電(dian)時(shi)間(jian)，且(qie)可(ke)能(neng)在(zai)充(chong)電(dian)時(shi)使(shi)用(yong)設(she)備(bei)
，還(hai)期(qi)望(wang)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)及(ji)支(zhi)持(chi)USB OTG附件等。安森美半導體的NCP185xxiliedadianliukaiguandianchichongdianqibangzhushejirenyuanjiejuezhexietiaozhan
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