廉價充電器揭密及安全防范措施(一)

    市場上已有幾元錢的廉價充電器出售，而某些山塞機所配置的充電器成本也僅幾元錢。這些低廉的手機充電器質量有保證嗎？安全嗎？他們是如何節約成本的呢？俗語“一分錢一分貨” 雖然在今天已不完全正確，但是，在手機充電器市場，它仍是真理。下面，將為您揭開一些低廉充電器的秘密，同時，為了防范這些低廉充電器帶來的危害，手機的電源管理方案必須防微杜漸，不能偷工減料以節約成本，否則后果不堪設想。

揭密一(MPS亞洲區市場總監袁文林提供)

    完整的充電管理及保護應分為以下三部分：充電器端/主機端/電池包；其各自的保護功能環環相扣，缺一不可。
    充電器一般分為Switch(開關型)和Linear(線型)兩種，很多市場上售賣的低價充電器為了牟取暴利，可能只是使用了簡單的繞線變壓器，沒有任何過流過壓等保護，也沒有考慮到電網供電穩定度等因素，把潛在危險帶給了手機本身。因為手機制造商無法預測其終端客戶是否只使用合格的充電器對主機充電，所以，很多國際品牌廠商為了保障其商譽及減少返修之售后成本，都會在手機充電線路前端再加一顆保護芯片。

    在2007年時國家信產部所出臺的移動通信手持機充電器標準中，特別要求手機廠家在主機端增加輸入過壓保護功能，但市面上很多公司為節省成本，在正式量產出貨后就取消了當時申請入網認證時所使用的過壓保護芯片。同時，在電池包方面，取消電池包內應有的NTC過溫過冷保護電阻，在電池芯溫度變化時無法及時反饋給充電管理芯片，這都給終端用戶在充電時帶來輕者充電線路損壞，電池壽命減短；重者如電池爆炸/起火等潛在危險。

揭密二(TI高性能模擬業務開發經理張洪為提供)

    從充電器端來說，最大的問題是所用光耦、變壓器絕緣是不是絕對可靠，如果為了省錢，用了質量差的材料，就有較大的安全危害；其次空載功耗太大，現在主流要求小于300mW，日本已經開始要求150mW；第三點是一致性差，不同的適配器互換后不能保證適用。

    從主機端來看一些手機的充電管理功能由單獨的電源管理芯片PMU完成，或者與基帶集成為單芯片，其中充電的相關工作皆須仰賴PMU或基帶單芯片內的軟件來實現。雖然成本低，但對軟件依賴性大，一旦出現軟件錯誤，可能造成意外災難；另一方面，CPU內建充電管理功能，由于工藝的限制往往不能實現較高的輸入耐壓，所以，當用戶使用劣質充電器或因為插拔充電器產生的浪涌電壓都可能造成PMU或基帶芯片的損壞，此時許多通過軟件而實現的保護功能都無法工作，可能會產生無法預期的后果；第三，一些內建充電管理只能實現脈沖電流的充電以及平均電流的管理，對于峰值電流的限制則依靠充電器本身，這一點可能會導致電池的壽命過短，在以后不同手機采用公共交流適配器后還將成為隱患。

揭密三(圣邦微電子產品線經理呂亮提供)

    充電器部分，作為產品的配件，由于市場競爭，成本壓力太大，會有比主機端更多的隱患。通常存在性能與產品說明指標不符，或者抗電強度不合格。抗電強度是考核充電器產品安全性能的重要指標。如果消費者選用了這樣的產品，有可能會發生觸電，危及消費者人身安全。

安全防范措施

充電器上的防范措施(PI高級副總裁Doug Bailey提供)

    電池充電器存在三種安全隱患，即觸電、起火和破壞環境。安全的設計方式是在電源的高壓側與低壓側之間保持適當的絕緣與間隙。國際電工委員會(IEC)的規則覆蓋電源的安全設計，還有許多安全機構在監控生產標準。

    高品質的產品包含熱停機功能，可以在充電器過熱時斷開電源；還具有過電流關機功能，可以在電池短路(可能導致發熱和起火)時把功率降到額定功率的1%左右。通過采用高效的控制算法，以及確保產品不含鹵化物和PVC來最大限度地降低對環境的危害。這些算法確保充電器在非充電狀態消耗的功率最小。

主機端防范措施

TI張洪為：新一代的手機充電管理芯片需要具備以下幾個特點：

    更高的耐壓，一般在18V-26V；路徑管理功能，提供獨立的充電路徑和系統電源路徑；熱管理功能，一旦芯片內核溫度上升到某一點時自動降低充電電流從而保證系統的安全；LDO功能，當電池沒有安裝時可以啟動系統，這一點特別適合調試或量產測試，某些場合如無線公話，電池可以不是標配的時候還可以降低成本。

    USB充電需要滿足USB IF的電源規范，低功率電源100mA, 高功率電源500mA；此外，實行開關模式的充電將最大化利用USB端口2.5W的最大功耗。

安森美安森美半導體中國區銷售副總裁林劍銘：不久的將來會使手機和適配器的銷售徹底分開，這將會給手機的充電安全帶來考驗。

    在手機充電接口上，過電壓無疑是最危險的。在適配器品質差、發生故障或用戶錯接了不同設備的適配器時都有可能發生。一般情況，手機內的充電管理IC可以控制充電的電流與電壓，維持電池安全充電。但如果額定電流充電時輸入的電壓太高，超過充電管理電路能夠承受的值，電路中充電調整元件將會因為過功率而燒毀或失去控制作用。最惡劣情況下，此時如果用戶同時使用低成本的鋰電池，內部沒有完善的過充保護電路，電池將會有可能因過充造成爆炸這樣的嚴重后果。為此在YD/T1591-2006中規定了手機必須包含有過壓保護電路防止上述情況的發生。過壓保護(OVP)電路在檢測到過壓故障狀況時，檢測電路就會將開關斷開，使手機與適配器輸出斷開。

美國國家半導體電源管理產品資深應用工程師鐘建鵬：充電管理電路功能一般由單顆的充電管理芯片(Charger IC)，或者集成充電管理功能的電源管理芯片(PMU)實現。充電管理電路需要支持針對鋰電池特性的涓流充電，恒流充電，恒壓充電的三種充電過程，并且應具有防止過熱的保護機制。高級的充電管理電路還應該具有對輸入電壓的過壓保護功能。這些保護功能對產品本身的安全性非常重要。一些不合格的充電管理電路，通常缺乏保護功能的設計，有可能造成電路本身損壞，系統過熱，甚至更嚴重的安全問題。

MPS袁文林：新一代充電IC除了將PMU所具備的充電功能通過高度集成的硬件來實現，可靠性較高外，還應該有OVP(過壓保護)，OCP(過流保護)，NTC功能，同時具備高輸入耐壓，體積小，外圍線路簡單等優點。針對USB充電的電池管理IC更應符合低待機功耗/具有可編程式切換充電電流/多重輸入充電模式/可根據輸入電源設為充電器或USB端口，同時自動分配對電池充電及手機工作所需電流；并符合USB端口的限流規范。（作者：孫昌旭 ）