但另一方麵，這種產品必須遵守嚴格的充電規則。需要注意的是，充電步驟如果出現問題可能會導致鋰離子溫度升高、熱(re)量(liang)失(shi)控(kong)而(er)產(chan)生(sheng)爆(bao)炸(zha)，威(wei)脅(xie)人(ren)們(men)的(de)生(sheng)命(ming)。要(yao)避(bi)免(mian)出(chu)現(xian)此(ci)類(lei)事(shi)故(gu)，首(shou)選(xuan)的(de)安(an)全(quan)措(cuo)施(shi)之(zhi)一(yi)就(jiu)是(shi)從(cong)外(wai)部(bu)來(lai)保(bao)護(hu)負(fu)責(ze)管(guan)理(li)電(dian)池(chi)組(zu)充(chong)電(dian)的(de)內(nei)部(bu)充(chong)電(dian)器(qi)。

 

 

為wei保bao證zheng充chong電dian電dian壓ya不bu超chao出chu係xi統tong所suo能neng承cheng受shou的de最zui大da額e定ding電dian壓ya
，便bian攜xie式shi設she備bei和he移yi動dong設she備bei供gong應ying商shang一yi般ban都dou會hui隨sui設she備bei提ti供gong專zhuan用yong的de牆qiang體ti適shi配pei器qi。使shi用yong此ci類lei適shi配pei器qi就jiu能neng保bao證zhengAC-DC轉換器的輸出電壓得到很好的控製
，輸出紋波受到較好的抑製。

 

然ran而er，盡jin管guan設she備bei供gong應ying商shang明ming確que建jian議yi用yong戶hu隻zhi能neng使shi用yong原yuan裝zhuang充chong電dian器qi，後hou裝zhuang配pei件jian仍reng然ran有you它ta的de市shi場chang，為wei旅lv行xing方fang便bian
，或huo僅jin為wei在zai原yuan裝zhuang配pei件jian壞huai掉diao後hou保bao證zheng設she備bei的de繼ji續xu使shi用yong，用yong戶hu可ke能neng會hui使shi用yong第di二er個ge或huo者zhe第di三san個ge牆qiang體ti適shi配pei器qi。

 

根據適配器複雜度的不同

，其瞬時輸出電壓有可能遠遠超出製造今天這些小型便攜式產品所采用的敏感電子器件的額定電壓。

 

導致牆體適配器輸出電壓增大的另一個可能的原因是光偶反饋的損耗（SMPS充電器），這一故障即便在高端AC-DC市場也可能出現。此時，輸出電壓可能增大至20V
，如果使用過壓保護器件（OVP），可以避免係統中直接麵對如此危險的電壓。

 

由於適配器電纜中的串聯電感，熱插拔AD-DC轉換器也可能導致過壓現象出現。此時的最大紋波電壓取決於移動設備的輸入電容和電纜的寄生電感。而如果在該移動設備上增加一個OVP器件
，OVP的軟啟動特性就會消除熱插拔所帶來的過衝效應。

 

 

與前幾代過壓保護器件不同的是，為了節省PCB空間，新的OVP中如今集成了旁路元件（N MOSFET或 P MOSFET）。在計算雙芯片方案的PCB麵積時
，必須考慮器件的封裝尺寸和兩個器件之間的布線寬度。新一代OVP的PCB空間與老一代驅動＋MOSFET方案相比最多可節約60%。但是，考慮到改善因充電電流引起的散熱問題

，仍必須仔細設計PCB布線。安森美半導體的數據手冊文檔中給出了焊接點到空氣的熱阻Rθ曲線。

 

此外，為了降低與芯片內部焊盤相連的焊接點溫度，還必須再增加額外的銅表麵。由於這個芯片內部焊盤與NMOS的漏極相連，因此添加的額外銅表麵應連接到IN管腳或連到一個獨立的平麵，而且這個銅表麵絕對不能接地。

 

此外
，過壓閾值的定義也很重要。OVLO和UVLO閾值由內部比較器決定
，當出現過壓或欠壓時
，內部比較器會切斷旁路元件。

 

OVLO所定的電平必須高於AC-DC的最大輸出工作電壓並低於係統首個元件的最大額定電壓。圖1所示為一個基於全集成OVP器件的典型便攜式設備的結構（此處的OVP采用的是NCP347MTAE）。

 

圖1：基於全集成OVP器件的典型便攜式設備的結構

 

為保證工作的穩定性，還必須在器件前方盡可能靠近IN管腳的地方放置一個輸入電容。該電容的特性必須與保護器件的特性一致。

 

首先要檢查的是該電容的直流偏置曲線，以保證其工作時所能承受的電壓高於UVLO到 OVLO這個電壓範圍。例如，假設保護器件前方需要一個1µF的陶瓷電容。

 

考慮到陶瓷電容的擊穿電壓（200V以上）高於保護器件的最大額定電壓（30）
，因此在此類產品上可以使用一個10V/1 µF或16V/1µF的電容。每個電容的具體擊穿電壓取決於所用陶瓷材料的品質。圖2給出了0603/X5R/1µF/16V這款電容的直流偏置和直流擊穿電壓。

 

圖2：陶瓷電容0603/X5R/1µF/16V的直流偏置和直流擊穿電壓。

 

 

今天，我們已經可以在很小的產品封裝內實現極低的Rdson。例如采用2×2.5mm WDFN封裝 的NCP347
，其Rdson隻有110mΩ
，但卻能承受高達2安培的直流電流。25℃室溫下牆體適配器到充電器之間的典型壓降為52mV。由you於yu損sun耗hao極ji小xiao，因yin此ci此ci類lei產chan品pin可ke支zhi持chi低di輸shu出chu電dian壓ya的de牆qiang體ti適shi配pei器qi。適shi配pei器qi到dao充chong電dian器qi之zhi間jian的de壓ya差cha越yue小xiao，便bian攜xie式shi器qi件jian的de散san熱re越yue少shao，對dui牆qiang體ti適shi配pei器qi負fu載zai調tiao節jie不bu佳jia的de承cheng受shou能neng力li也ye越yue強qiang。

 

而er新xin型xing充chong電dian器qi結jie構gou的de出chu現xian，使shi得de內nei部bu開kai關guan能neng在zai很hen低di的de功gong耗hao下xia實shi現xian快kuai速su關guan斷duan。一yi般ban情qing況kuang下xia
，下xia遊you係xi統tong中zhong不bu會hui出chu現xian瞬shun態tai過guo壓ya。在zai上shang麵mian提ti到dao的de例li子zi中zhong，典dian型xing的de關guan斷duan時shi間jian是shi1µs，最長也隻有5µs。

 

新器件上可能會增加一個用於啟動器件，或在我們希望將係統與牆體適配器隔離開時將其拉高就能切換到電池供電方式的“使能”管腳。另外，還可以用一個狀態管腳來監控電壓值。當該管腳處於開漏極輸入狀態時

，必須通過一個最小為10kΩ的上拉電阻將其上拉到電池電壓。

 

如果將狀態管腳連到一個微控製器的輸入，並將“使能”管腳連到微控製器的輸出，就可以在器件輸入管腳上的電壓持續出問題時完全切斷OVP器件。而微控製器又可以根據狀態管腳的情況，在合適的時候接通OVP。

 

為新標準設計新方案

 

IC製造商們為解決過壓問題以及有效保護他們的器件，提供了新穎的解決方案，例如安森美公司的NCP347和NCP348。由於能承受2安培的充電電流並提供高達28V的保護
，而且關斷速度極快，因此這些全集成的方案基本上能滿足大多數應用的要求。為了滿足不同AC-DC輸出電壓的要求

，我們提供了一些OVLO閾值不同的產品版本。它們的Rdson
、關斷時間和耗電情況都能滿足最嚴苛的要求。

 

值得一提的是
，其中有一款產品兼容USB充電，特別適合新的中國充電標準。事實上，現在已經有越來越多的便攜式設備開始配備USB連接器，能通過USB連接器與帶USB接口的主機或牆體適配器相連實現充電。

【推薦閱讀】