廉价充电器揭密及安全防范措施(一)

    市场上已有几元钱的廉价充电器出售，而某些山塞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。

揭密一(MPS亚洲区市场总监袁文林提供)

    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。
    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。

揭密二(TI高性能模拟业务开发经理张洪为提供)

    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。

    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，或者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都可能造成PMU或基带芯片的损坏，此时许多通过软件而实现的保护功能都无法工作，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将成为隐患。

揭密三(圣邦微电子产品线经理吕亮提供)

    充电器部分，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

充电器上的防范措施(PI高级副总裁Doug Bailey提供)

    电池充电器存在三种安全隐患，即触电、起火和破坏环境。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。

    高品质的产品包含热停机功能，可以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)时把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。

主机端防范措施

TI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。

安森美安森美半导体中国区销售副总裁林剑铭：不久的将来会使手机和适配器的销售彻底分开，这将会给手机的充电安全带来考验。

    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袁文林：新一代充电IC除了将PMU所具备的充电功能通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端口的限流规范。（作者：孙昌旭 ）