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? ? ? 前言
早期有一个苹果产生了地球万有引力,现在有一个苹果加速了智能机时代的到来。从去年开始,各大主流基带厂家MTK、高通、博通、marvell、STE等纷纷推出了智能机方案,在2G时代feature phone趋于饱和,并且竞争越来越激烈的同时,各大手机公司纷纷押宝智能机,希望能够抢得先机。可惜的是由于智能机时代还没有哪家公司能够提供像 feature phone时代MTK的tunekey,加上软件驱动人员的严重急缺。智能机成了高投入,回报周期很长的一项投资,使得能够在智能机有所斩获的只能是向华为、中兴等大公司,国内专注PCBA的IDH在智能机有大批量的量产且正在赚到钱的的也就少之又少。
据isuppli统计表明,虽然智能手机在近两年的增长极为惊人,但在全球仍然有70%以上的用户使用的是功能手机,在中国,这一比例则在85%左右。加上国内IDH在智能机研发道路上遇到的诸多挑战,手机芯片巨头联发科也与近期表示,他们相信大多数用户仍喜欢价格相对便宜的功能手机,因此功能手机市场仍有广阔的发展空间。最近,联发科将推出“类智能手机”,让功能手机也能像智能机一样叠加丰富应用。这种类智能机将可支持包括用户接口、上网、大屏全触控,通过这些功能的实现,使得类智能机可以通过网络下载软件,让功能机也能像智能手机一样的不断扩充个性化的应用。
与智能机一样,随着类智能机功能的不断强大,电池的续航能力将会成为其中的一个死角。现实生活中我们可能经常会看到我们周边的朋友随声带两个手机,一台专门用来打电话,一台用来娱乐。因为无论你的手机屏幕有多大,性能配置有多高,电池没电了一切都是浮云。特别在印度等第三世界国家还有很多地方充电也是个问题,2007年印度一家付费电话公司 Micromax的高管注意到了一个新奇的景象。他们发现,在印度东部的一个村庄,人们在一个身后有辆自行车的人面前排起了长龙,这人的自行车上绑着一台车用蓄电池,大家交给他几个卢比后,就可以把自己的手机插上去充电半小时。这些村民的家里没有电。
为了解决电池续航的能力,早期的 feature phone厂家类似像长虹、phillip纷纷研制了大容量电池手机,或者采用艾为双电池单芯片解决方案AW3312的双电池手机。但是这两种应用都对手机的结构提出了较高的要求,为了解决电池的问题,从事手机行业的工程师想出了曲线救国的方式-“快速充电”来解决类智能机时代的电池问题。
手机实现充电三要素
手机上要实现快充功能需要满足三要素,三者缺一不可。充电器、电池、charge IC。充电器需要满足足够的输出电流以及输出电压,因为充电器的走线有很大的寄生电阻,如果要实现较大的充电电流,充电器的带载输出电压需要较高。以充电器的寄生电阻为1欧姆来估算,主板充电器接口VCHG到VBAT的路径电阻大概也有1欧姆左右,如果以1A快充的电流来简单计算的话,充电器的输出电阻需要在6.5V左右。
目前手机使用的电池都是锂离子电池,在手机工作时,电池不断放电,电池电压不断下降,电池放电的电流不同,电压下降的曲线速率也不同,一般来说,在电池电压3.5V~4.2V之间集中了90%的电池能量。电池能量分布如下图所示。
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结合锂电池的实际情况,一般手机的工作设置为当锂离子电池放电到一定程度时,会通过软件设置为不能通话或者强行关机。深度放电对锂离子电池的寿命会造成不可逆转的损伤,因此关机电压一般设置为3.5V左右。从电池的能量分布以及手机使用的实际情况来看,影响充电时间最大的是在恒流充电阶段的充电电流,目前主流手机设置的充电电流为450mA左右。如果想实现快速的充电,最切实可行的方法就是提高恒流的充电时间。锂电池的最佳充电速率为1C,这意味着一个 1000 mAh的电池组要以1000mA的电流进行快速充电,以这种速率充电可以实现最短的充电时间,而且不会降低电池组的性能及缩短使用寿命。对于容量不断增加的电池,欲达到这种满意的充电速率,提高充电电流值是不可避免的。
本文以MT6235的充电为例。手机充电分涓流、恒流、恒压充电,当VBAT电压小于3.3V为涓流充电,VBAT电压在3.3~4.1V为恒流充电,大于4.1V到充电完成为恒压充电。