移动设备充电引起的环境和安全问题解决方案

为了在移动设备充电方面提供更多的灵活性，设计人员正在建立新的充电方法，如无线充电和太阳能充电，但是他们的挑战并未结束；这些充电方法也同样必须考虑与充电相关的环境和安全性问题。无线充电和太阳能充电是极好的话题，但我们这里将只讨论为移动设备充电而引起的环境和安全问题。幸运的是，采用一系列提供连接、保护和检测的创新IC产品，可以解决那些问题。

保护

保护功能不仅应用于系统的保护，而且通过减少电子废物，也延伸至环境保护。例如，当手机用户获得一部新手机，并要处理旧手机，充电器通常会随旧手机 而弃置垃圾场。实际上，每年约有十亿部手机和其随附的充电器被丢弃，从而进入垃圾填埋场。如果充电器可以从一部手机转用到另一部手机上，或通用，将会出现 更环保的情形并减少这类浪费行为。幸好，这正是全球范围开始发生的事情。欧盟委员会已提出谅解备忘录来协调充电器产品，这正在推动手机制造商在手机充电器 上使用微型USB（micro-USB）接口，用于具有数据功能的智能电话（增长最快的一类）。因而充电器可以用于一种又一种手机，以及一代又一代的手 机。在美国，为促进更环保的世界，两家美国无线行业协会，GSMA和CTIA，正在推进通用充电解决方案（Universal Charging Solution，UCS）计划，除此之外，主要的手机供应商正在联合手机芯片生产商，来支持通用充电器。一段时间以来，韩国电信技术协会 （Telecommunications Technology Association，TTA）已认识到可再用充电解决方案的优势，并批准了用于充电器和耳机的通用20针连接器，以实现较先前使用24针连接器更薄的 手机外形。图1是韩国TTA充电器的照片。

图1. 韩国20针TTA充电器

出于安全的考虑，中国企业的方法也是通用的并使用USB端口。退一步说，手机电池爆炸的看法使人紧张不安，在中国备受瞩目的伤害报告已经促使之前的中国信息产业部发布了“用于移动电信终端设备的充电器和接口的技术要求和测试方法”，以期提高充电安全性。

过压保护

中国和其它地区安全标准的一个关键部分与过压保护有关，顾名思义，就是用于电池再充电的电压高于特定电池的指定安全电压水平时的保护。过压会损坏电池，甚至达到起火的程度，因而设计过压保护（或“OVP”）集成电路以避免这样的状况。假若电压升得太高，OVP IC监测电压并使手机与充电源相隔离。典型的OVP IC包含内部MOSFET或控制一个或更多外部MOSFET，以便切断引起麻烦的充电源。

因为手机中的空间始终是宝贵的，因而紧凑封装是必要的，并且由于靠电池供电，低功耗是强制要求。以韩国的应用为例，要求保护IC始终在电路内，并且保护手机免受±20V电压损坏。而且，保护器件必须是双向的、将电池电压传送回设备用于USB On-the-Go（OTG）检测。为符合韩国标准，必须在电池电压为4.35V±1%容差下设置触发。其它地区的要求稍有不同，所以应该始终关注细节。

现有的IC可以自动检测连接至电话或其它移动平台USB端口的设备类型，且可以区分充电器和耳机。例如，经设计满足中国电信标准的IC，要求过压保 护器件包含在手机听筒内，以阻止来自外部充电器的潜在危险信号。这规定了支持的特性，如过压和欠压保护、D+/D-短路检测（用于指示是否连接充电器或其 它装置）、标准USB设备连接支持，以及MOSFET开关控制。满足这些需求的IC可以使用一个外部MOSFET或通常连同控制电路一起组合在单一封装中 的一个或多个MOSFET来提供隔离开关功能。对于过压或欠压情形，一个典型的OVP （UVP）负载开关IC会监控电压总线，并且假若电压读数低于或超出指定的限值（例如，低于3.3V或高于6.0V）时，设置标记针，同时关断MOSFET负载开关。