智能手机“一小时充电”充电管理方案

图4、AW3210支持展讯智能手机平台充电方案

图5 K-charger专利技术
开关充电方案
前面两种充电方式主要还是功能机以及低端智能手机的充电方式，文章的开头也介绍到智能手机的飞速发展，2013年的智能手机已经升级到4核（甚至8核）、5寸/6寸的硬件规格，电池容量升级到了2000mAh甚至到4000mAh以上的配置，过长的充电时间已经严重的威胁到消费者的体验。所以从去年年底开始，主流的平台厂家纷纷推出更大电流更高效率的充电方案，四核平台MT6589参考设计就正式开关充电方案作为四核平台充电的标准方案。
开关充电方案相对于线性充电方案最大的优势就是效率更高、发热更小。上海艾为电子推出的支持1.5A的开关充电AW3215最高的效率能够达到88%左右，而线性充电的方案效率也就只能在70%左右。充电电流的不断提升，效率差别导致的发热就越来越突出。下表为某手机发烧网站专门发布的针对目前市面上主流手机做的发热测试，能够看到充电对手机的发热能够列入手机发热源的前三。

图6是上海艾为电子针对高端智能手机平台推出的支持1.5A充电电流AW3215的典型应用，考虑到国内很多手机设计公司做的共板项目，同一个PCBA对应很多不同类型的机器，AW3215内置智能识别适配器输出能力的功能，工程师只需要出厂前设置最大充电电流即可，无需还需要根据不同的适配器设置充电电流。AW3215通过实时监测VBUS上的电压，智能调节充电电流，使得同样的一个硬件设置可以匹配市面任意的适配器，给PCBA厂家统一BOM提供了极大的方便。适配器智能检测功能能够最大程度地提高充电电流，也可以确保充电过程速度最快、安全性最高。
同时AW3215还提出了让智能手机“一小时充好电”的口号，内置S-charger的功能，工程师可以通过脉冲控制AW3215的CTRL引脚来设置充电恒压截止的判断阈值。早期经典充电截至判断标准是当恒压阶段充电电流降低到恒流电流的10%，则充电完成。AW3215可以让用户通过软件设置恒压充电截至的判断阈值，可以调整为90%～10%，当充电达到软件设置的阈值后，芯片会发中断提示系统充电以完成，但是只要这个时候适配器没有被用户拔掉，AW3215还会继续对电池充电，直到充电电流降低到恒流的10%才关断充电通路。
笔者曾对三星note2做过充电实验，记录了note2在手机界面提示充电结束后，再在关机屏灭充电的情况下监控适配器的输出电流（适配器用电源来代替），下表记录了note2整个的充电情况。很多人很奇怪note2这种充电的设置，众所周知，3.7V的锂电池当电池电压超过4.0V以上，电池的能量只有20%左右，但是就是这个20%不到的能量可能会占这种大电流充电时间的一半左右，所以在不影响电池应用以及寿命的情况下，很多国际大厂类似三星、苹果纷纷在显示界面上做文章，让消费者不会因为电池容量过大抱怨充电时间过长，而且这种方案在消费者允许手机长时间充电的情况下，电池一样能够被充满。ipad2这种现象也曾经被发烧友测试出来，苹果公司还专门发通知告知用户不会对电池有任何的损坏。AW3215的S-charger功能就可以帮助手机设计工程师实现这种功能。
三星note2在界面提示充电结束后观察到的适配器输出电流情况

图6 AW3215的典型应用
总结
总的来说，随着智能手机的不断发展，手机的充电技术也必将不断的进步。本文中列举的三种充电方案各有优缺点，需要手机设计工程师根据自身的项目情况来选择。笔者在此也根据三种充电方案给出自己的建议：
一、    无源分立器件：功能机以及单核超低端智能手机的首选，毕竟成本才是第一位，而且CPU以及小尺寸的屏幕耗电还处于相对比较低，手机的电池容量也不会太大。
二、    有源线性充电：单核高端机以及双核低端机的首选，有源线性充电方案应该算是三种充电方案中在性能以及价格比较折中的方案，也符合这些手机的市场定位。
三、    开关充电方案：高端智能手机的首选，这些手机首选考虑的应该是整机的效果以及消费者的体验感，成本应该放在第二位。开关充电的高效率、低发热量会是这些机器的首选方案。