近年來智能手機(jī)發(fā)展越來越快，很多的手機(jī)都配備了pd快充的技術(shù)，很大程度上的提高了我們手機(jī)在充電上的速度，但由于USB PD充電器由于功率密度提高、輸出電壓范圍變寬，存在三大安全挑戰(zhàn)：主要有電網(wǎng)波動帶來的安全挑戰(zhàn)、功率器件發(fā)熱的安全挑戰(zhàn)以及輸出過壓對手機(jī)PMU的安全挑戰(zhàn)。

　　

　　在2019（秋季）USB PD＆Type-C 亞洲大會上，芯朋微應(yīng)用技術(shù)總監(jiān)——王曠先生主講了《如何讓PD快充更安全？》，發(fā)布最新PD快充重磅IC及18-60W全系列安全PD充電解決方案！
 

　　
 

　　一、市電異常高壓對充電器的影響及對策　　

　　當(dāng)充電器在不同電壓工作時，市電持續(xù)高壓是充電器的主要安全威脅之一，實驗分析表明：高壓電容開閥是炸機(jī)元兇，C2過熱開閥損壞后,等為nF級電容，差模電感L1加變壓漏感與寄生電容發(fā)生振蕩，振蕩尖峰電壓高達(dá)數(shù)百伏，易導(dǎo)致Q1擊穿,進(jìn)而損壞CS電阻等多個元器件。受電同波動影響，C1、C2是充電器中最容易損壞的器件，除電容自身技術(shù)提升外是否還有更好的應(yīng)對措施？

　　

　　方法1：直接采樣市電保護(hù)技術(shù)　　

　　PN8275P內(nèi)部850V高壓模塊，通過HV腳直接監(jiān)控市電，實現(xiàn)市電精準(zhǔn)OVP保護(hù)HV腳還兼有X電容放電和高壓啟動功能PN8275P外驅(qū)MOS方案適用于30W/45W/60WPD快充應(yīng)用。

　　

　　方法2：間接釆樣市電保護(hù)技術(shù)　　

　　PN8161P(18WPD快充)內(nèi)置市電保護(hù)模塊，在開關(guān)管導(dǎo)通階段，通過仁dmg電流判斷市電,可實現(xiàn)5%精度市電OVP保護(hù)，移除傳統(tǒng)方案實現(xiàn)市電保護(hù)所需的9顆元器件。

　　

　　市電OVP精準(zhǔn)保護(hù)：升高市電至321ac時PN8161P自動關(guān)閉PpWM，由于高壓電容損耗降低及環(huán)溫降低，從而有效保護(hù)高壓電容。　　　

　　有效識別雷擊干擾：雷擊發(fā)生時，高壓電容電短時間超過市電OvP閾值(464VDC)，PN8161R自動識別為雷擊干擾信號，輸出電壓正常推持。

　　

　　二、功率器件發(fā)熱充電器過溫影響及對策　　

　　由于人體可觸摸到充電器的外殼，安規(guī)要求外殼溫度需低于75度，避免人體燙傷PD快充由于功率密度更高，異常工況下(如惠棉)避免溫度過高熔化外殼(一般PC料耐溫<125度)；因此加入輸出恒流,避免寬電壓輸出時，某個工作點(diǎn)的輸出電流過大引起過溫引入OTP保護(hù)，且確保OTP監(jiān)控點(diǎn)為PD充電器的最熱點(diǎn)。

　　

　　方法1：原邊主控加入CC控制　　

　　PN8161C內(nèi)置CC功能，從源頭上避免異常工況下輸出功率過大造成的功率器件溫度異常升高。

　　

　　方法2：控制芯片內(nèi)置OTP保護(hù)　　

　　PN8275(30-60WPD)同時提供芯片內(nèi)部和芯片外部的雙重OTP保護(hù)：芯片內(nèi)溫度超過145℃，芯片進(jìn)入過溫保護(hù)狀態(tài)；通過外部NTC檢測系統(tǒng)熱點(diǎn)是否超過定值，復(fù)用CS腳實現(xiàn)保護(hù)。　　

　　PN8161(18wPD)集成控制器+智能MOS，采用3D疊層封裝技術(shù)控制器精準(zhǔn)監(jiān)控功率Mos溫度,實現(xiàn)低成本、精準(zhǔn)快過熱安全保護(hù)。

　　

　　三、輸出過壓對充電器的影響及對策　　

　　異常工況下(如閉環(huán)控制異常)，PD充電器輸出電壓會高上加高，如果USB口電壓超過手機(jī)內(nèi)部的PMU單元耐壓(典型值16V)，則造成手機(jī)損壞！因此，應(yīng)合理設(shè)計充電器的輸出過壓保護(hù)(典型值低于15V）。

　　

　　方法：PN8275/PN8161在變壓器去磁期間采樣輔助繞組電壓，通過對輸出電壓的間接采現(xiàn)異常過壓保護(hù)。
 

　　

　　18W PD快充方案亮點(diǎn)：　　

　　節(jié)省10顆以上外圍： 無啟動電阻、無CS偵測網(wǎng)絡(luò)，原副邊均實現(xiàn)SOP8功率集成；　　

　　滿足CoC V5 Tier 2：專利高壓啟動，實現(xiàn)30mW待機(jī)功耗；工作曲線隨輸出電壓自適應(yīng)，不同輸出電壓下平均效率裕量均大于4個點(diǎn)；　　

　　EMC性能卓越：抖頻幅度隨負(fù)載自適應(yīng)，改善傳導(dǎo)；DCM/QR工作模式，避免次級整流管反向恢復(fù)問題，改善輻射；　　

　　3.3~12V寬輸出電壓范圍：PN8161/PN8307H供電范圍寬，無需額外LDO穩(wěn)壓；　　

　　協(xié)議芯片任意搭：SSR架構(gòu)，方案易滿足PD3.0/QuickCharge 4+。
 

　　

　　PN8161典型應(yīng)用于18W PD充電器，除外圍精簡外，芯片通過DMG腳開關(guān)波形間接采樣市電和輸出電壓，實現(xiàn)市電OVP和輸出電壓OVP，避免充電器內(nèi)部器件或手機(jī)PMU過壓損壞。芯片采用3D疊層封裝技術(shù)，控制器可精準(zhǔn)監(jiān)控內(nèi)部智能功率MOS溫度，實現(xiàn)低成本、精準(zhǔn)快OTP，有效防止功率器件過熱引起的安全問題。
 

　　

　　PN8275典型應(yīng)用于30W/45W/60W PD充電器，芯片通過850V耐壓HV腳直接監(jiān)控市電實現(xiàn)市電OVP保護(hù)，并兼具高壓啟動、X電容放電等功能。芯片內(nèi)置片內(nèi)OTP和片外OTP，可監(jiān)控充電器多個熱點(diǎn)，實現(xiàn)雙重OTP保護(hù)，更安全。此外，DMG實現(xiàn)輸出過壓保護(hù)和OCP線電壓補(bǔ)償，避免輸出電壓異常損壞手機(jī)電池管理電路。

　　

　　使用PD快充進(jìn)行充電，讓電池更安全長壽，同時也能避免手機(jī)出現(xiàn)降頻，PD快充充分利用零散時間、短時間來進(jìn)行多次充電，有利于電池?fù)碛凶罴训氖褂脡勖�，而cpu性能也會因電量飽滿而處于較高穩(wěn)定的高性能運(yùn)作，使用pd快充改變單一的充電環(huán)境，讓手機(jī)更健康更安全，更多PD快充產(chǎn)品的詳細(xì)手冊或技術(shù)資料，請向驪微電子申請。>>