防范廉价充电器危害，手机电源管理需谨慎

市场上已有几元钱的廉价充电器出售，而某些山寨机所配置的充电器成本也仅几元钱。这些低廉的手机充电器质量有保证吗？安全吗？他们是如何节约成本的呢？俗语“一分钱一分货” 虽然在今天已不完全正确，但是，在手机充电器市场，它仍是真理。下面，将为您揭开一些低廉充电器的秘密，同时为了防范这些低廉充电器带来的危害，手机端的电源管理方案必须防微杜渐，不能偷工减料以节约成本，否则后果不堪设想。 劣质充电装置的成因与危害

MPS亚洲区市场总监袁文林：

完整的充电管理及保护应分为以下三部分：充电器端、主机端、电池包。其各自的保护功能环环相扣，缺一不可。

袁文林：很多市场上售卖的低价充电器可能只是使用了简单的绕线变压器，没有任何过流过压等保护。

充电器一般分为Switch(开关型)和Linear(线型)两种，很多市场上售卖的低价充电器为了牟取暴利，可能只是使用了简单的绕线变压器，没有任何过流过压等保护，也没有考虑到电网供电稳定度等因素，把潜在危险带给了手机本身。因为手机制造商无法预测其终端客户是否只使用合格的充电器对主机充电， 所以，很多国际品牌厂商为了保障其商誉及减少返修之售后成本，都会在手机充电线路前端再加一颗保护芯片。 在2007年时国家信产部所出台的移动通信手持机充电器标准中，特别要求手机厂家在主机端增加输入过压保护功能，但市面上很多公司为节省成本，在正式量产出货后就取消了当时申请入网认证时所使用的过压保护芯片。同时，在电池包方面，取消电池包内应有的NTC过温过冷保护电阻，在电池芯温度变化时无法及时反馈给充电管理芯片，这都给终端用户在充电时带来轻者充电线路损坏，电池寿命减短；重者如电池爆炸/起火等潜在危险。

德州仪器高性能模拟业务开发经理张洪为：

从充电器端来说，最大的问题是所用光耦、变压器绝缘是不是绝对可靠，如果为了省钱，用了质量差的材料，就有较大的安全危害；其次空载功耗太大，现在主流要求小于300mW，日本已经开始要求150mW；第三点是一致性差，不同的适配器互换后不能保证适用。

张洪为：一些手机的充电管理功能对软件依赖大，一旦出现软件错误，可能造成意外灾难。

从主机端来看一些手机的充电管理功能由单独的电源管理芯片PMU完成，亦或与基带集成为单芯片，其中充电的相关工作皆须仰赖PMU或基带单芯片内的软件来实现。虽然成本低，但对软件依赖性大，一旦出现软件错误，可能造成意外灾难；另一方面，CPU内建充电管理功能，由于工艺的限制往往不能实现较高的输入耐压，所以，当用户使用劣质充电器或因为插拔充电器产生的浪涌电压皆可能造成PMU或基带芯片的损坏，此时许多透过软件而实现的保护功能皆无法工作，可能会产生无法预期的后果；第三，一些内建充电管理只能实现脉冲电流的充电以及平均电流的管理，对于峰值电流的限制则依靠充电器本身，这一点可能会导致电池的寿命过短，在以后不同手机采用公共交流适配器后还则将成为隐患。

圣邦微电子产品线经理吕亮：

充电器作为产品的配件，由于市场竞争，成本压力太大，会有比主机端更多的隐患。通常存在性能与产品说明指标不符，或者抗电强度不合格。抗电强度是考核充电器产品安全性能的重要指标。如果消费者选用了这样的产品，有可能会发生触电，危及消费者人身安全。 安全防范措施

PI高级副总裁Doug Bailey：

电池充电器存在三种安全隐患，即触电、起火和破坏环境。

Doug Bailey：电池充电器存在触电、起火和破坏环境等安全隐患。

安全的设计方式是在电源的高压侧与低压侧之间保持适当的绝缘与间隙。国际电工委员会(IEC)的规则覆盖电源的安全设计，还有许多安全机构在监控生产标准。 高品质产品包含热停机功能，可在充电器过热时断开电源；还具有过电流关机功能，可以在电池短路(可能导致发热和起火)时将功率降到额定功率的1%左右。通过采用高效的控制算法，以及确保产品不含卤化物和PVC来最大限度地降低对环境的危害。这些算法确保充电器在非充电状态消耗的功率最小。

德州仪器高性能模拟业务开发经理张洪为：

新一代的手机充电管理芯片需要具备以下几个特点： 更高的耐压，一般在18V~26V；路径管理功能，提供独立的充电路径和系统电源路径；热管理功能，一旦芯片内核温度上升到某一点时自动降低充电电流从而保证系统的安全；LDO功能，当电池没有安装时可以启动系统，这一点特别适合调试或量产测试，某些场合如无线公话，电池可以不是标配的时候还可以降低成本。 USB充电需要满足USB IF的电源规范，低功率电源100mA， 高功率电源500mA；此外，实行开关模式的充电将最大化利用USB端口2.5W的最大功耗。

安森美半导体中国区销售副总裁林剑铭：

不久的将来，手机和适配器的销售会彻底分开，这将给手机侧充电安全带来考验。

林剑铭：内部若没有完善的过充保护电路，电池将会可能因过充造成爆炸的严重后果。

在手机充电接口上，过电压无疑是最危险的。在适配器品质差、发生故障或用户错接了不同设备的适配器时都有可能发生。一般情况，手机内的充电管理IC可以控制充电的电流与电压，维持电池安全充电。但如果额定电流充电时输入的电压太高，超过充电管理电路能够承受的值，电路中充电调整元件将会因为过功率而烧毁或失去控制作用。最恶劣情况下，此时如果用户同时使用低成本的锂电池，内部没有完善的过充保护电路，电池将会有可能因过充造成爆炸这样的严重后果。为此在YD/T1591-2006中规定了手机侧必须包含有过压保护电路防止上述情况的发生。过压保护(OVP)电路在检测到过压故障状况时，检测电路就会将开关断开，使手机与适配器输出断开。

美国国家半导体电源管理产品资深应用工程师钟建鹏：

充电管理电路功能一般由单颗的充电管理芯片(Charger IC)，或者集成充电管理功能的电源管理芯片(PMU)实现。充电管理电路需要支持针对锂电池特性的涓流充电，恒流充电，恒压充电的三种充电过程，并且应具有防止过热的保护机制。高级的充电管理电路还应该具有对输入电压的过压保护功能。这些保护功能对产品本身的安全性非常重要。一些不合格的充电管理电路，通常缺乏保护功能的设计，有可能造成电路本身损坏，系统过热，甚至更严重的安全问题。

MPS亚洲区市场总监袁文林：

新一代充电IC除了将PMU所具备的充电功能透过高度集成的硬件来实现，可靠性较高外，还应该有OVP(过压保护)，OCP(过流保护)，NTC功能，同时具备高输入耐压，体积小，外围线路简单等优点。针对USB充电的电池管理IC更应符合低待机功耗/具有可编程式切换充电电流/多重输入充电模式/可根据输入电源设为充电器或USB端口，同时自动分配对电池充电及手机工作所需电流；并符合USB端口之限流规范。 优秀性价比芯片推荐 Power Integrations公司的初级调节器件，如LinkSwitch，可以保持电气绝缘，并能在不需要光隔离器反馈的情况下提供准确的输出电压。这样可以降低成本，有利于设计更小的充电器，同时维持必要的安全间隙。 最新的LinkSwitch-II产品具有精确的电压控制，可以非常精确地模拟USB端口。另外，该产品包括电缆下降补偿，因此不管电缆上面流失的电流有多大，电压都能保持恒定。 LinkSwitch-II的电压精度为5%，电流精度为10%，对于适配器和充电器来说非常理想。并且，它只需要20个元件就能搭建一个完整的充电器电源，这节省了元件本身的成本，同时也节省了生产时间、装配与库存成本。“在中国，劳动力成本上升已为每个元件带来大约0.003美元的成本，对于小型片状电阻与电容器来说，所造成的成本上涨幅度更大。”Doug Bailey分析道。 MPS全系列电池充电芯片皆采用高压生产工艺，均有最低20V，最高28V之耐压，并已全部集成过压保护且符合低待机功耗要求。为符合USB OTG低待机功耗要求，新一代MP-2605X系列产品更将待机电流降低至40uA，并增加反向输入电压保护(-16V)功能，以下为目前业界广泛使用的MPS充电芯片: MP2605标准型充电芯片适用于所有一般手持式便携设备；MP26056支持USB/适配器双输入接口，适用于需要USB接口充电的便携设备；MP2607内置pwr path，可自动分配对电池充电及手机工作所需电流，针对高端手持式便携设备如智能手机、GPS导航仪、PDA等应用。 “根据客户反馈，他们在使用MPS的充电芯片之前，大多数因为成本考量而采用PMU/单芯片实现充电管理，但最后却发现充电线路的损坏占了所有客退返修数量的20%以上，反而造成总体成本增加；但若欲使用外部元器件来加强PMU 之安全系数， 额外增加的成本和板面积，又令业者难以承受。此时若使用MPS电池充电芯片，在成本及产品质量上都可取得了平衡。”袁文林表示。 TI的bq24070系列和bq24032A系列提供了独立的充电路径和系统电源路径，有效地防止了系统反复充放电的问题，电池寿命大大延长；解决了手机充电一满就开始消耗电池的问题，延长待机时间10~20%；有效防止了系统因CPU死机而充电失控的危险，防止了因外电压过压而击穿的问题，大大增加了系统的可靠性；免除了外加过压保护以及路径切换MOSFET和肖特基二极管，降低了系统总成本。把适配器电流在系统消耗和充电之间自动按需重分配，用一个小小的适配器反而大大加快了充电时间，降低成本的同时改善了用户体验。 “TI倡导的动态电源功率路径管理在电池充电管理上的应用已经得到广大客户的认可，如双端口(USB，交流适配器分别输入)线性充电管理芯片bq24032A系列，单端口bq24070系列(USB，交流适配器共享一个输入)”张洪为表示。 安森美半导体推出一系列过压保护芯片。针对插墙式AC适配器充电的NCP347/348，可为手机提供高达2A的充电电流和高达28V的故障瞬态电压的保护；NCP360和NCP361适用于USB接口的正向过压保护控制器，具有极低的35μA电流消耗，满足USB待机要求，NCP361还具有电流限制功能；为了满足手机充电/向附件供电这样的双向电流控制的需求，安森美半导体还即将推出NCP370，提供±28V过压保护以及可调整电流限制。 SGM4054作为圣邦微电子在充电管理领域推出的首款产品，目前已经在多种应用中通过测试并批量应用，主要特点有：可编程充电电流高达800mA，可以实现大容量电池的快速充电；热校准功能可以防止恒流、恒压操作模式下电池过热，提高用户产品的安全性；可以通过USB直接对单电池充电，满足产品的多兼容性；具有充电指示，提供用户识别信息；1%充电精度，保证电池寿命；关断电流低至25μA，提升电源的有效利用率；自带2.93V涓流充电阀值，可以完全符合锂电池充电的标准流程(涓流充电、恒流充电、恒压充电、关断识别)；具有自动回充功能，提供充足的能源。后续会推出高耐压，大充电电流的充电管理芯片，满足新的手机对更多电量需求的应用。 美国国家半导体针对不同的应用提供丰富的充电管理解决方案。有单芯片的充电管理芯片(LM3658)，支持USB，AC-DC稳压器两种输入，并具有过热保护功能。此外还有很多高集成度的电源管理芯片(PMU)集成有完善的充电管理功能。如为GPS，PMP设计的PMU LP3913，就集成有支持USB，AC-DC稳压器两种输入，并且支持电流路径管理功能的充电管理单元。还有很多为手机应用设计的PMU如LP3919，更具有高达28V过压保护功能。