手机USB安全充电接口考虑因素(2)

导语：易匚品牌汇精选并编辑了各类与手机相关的信息，希望能帮大家全方位的了解手机，本文主要为大家介绍的是:【手机USB安全充电接口考虑因素(2)】。充电电池注意事项-警惕-小常识篇:主要讲述了保护装置的厚度必须适合超薄手机(总共才7mm厚)或翻盖手机，保护装置不能影响手机本身的性能，并对USB充电器质量重要性简要说明。

手机USB安全充电接口考虑因素(2)

然而，主要挑战还不是如今已有完善规定的电池充电标准，而是USB充电器的质量。事实上，一部昂贵的智能手机可能被连接到一个质量很差的USB充电器，比如没有充电监视、没有保护、噪声很大等等。如果手机被外部充电器弄坏用户是不能接受的，而且可以肯定的是，如果某个品牌的手机很容易因充电而损坏，那么这个手机牌子给人的印象会大打折扣。

因此，由于手机制造商再无法控制墙式充电器的质量，因此他们需要将保护电路直接安装在终端内部。保护手机要比保护充电器更具挑战性，原因有两个：

1. 由于已经集成了数百项功能，手机的PCB尺寸大大减少。保护装置的厚度必须适合超薄手机(总共才7mm厚)或翻盖手机。

2. 保护装置不能影响手机本身的性能，因此漏电流必须非常低。

为了选择合适的保护器件，手机设计师必须对连接到USB端口的内部充电电路进行风险评估。

第一个人们熟知的风险是静电放电(ESD)。ESD可能在任何时间发生，无论手机是否在充电。用户只要触摸USB连接器，就可能向USB电路引入高达30kV的ESD浪涌电压。很多设计师已经知道，USB端口必须用能够承受至少IEC61000-4-2标准中4级浪涌电压(8kV接触放电)的器件进行保护，对于他们来说，这并不是新的风险。市场上大量的瞬态电压抑制器(TVS)二极管足以用来减轻这个风险。

然而，如果我们认为不能依赖于USB充电器的质量，那么第二个风险随之而来：手机被直接连到室内的输电线，因此很容易受到这些输电线上出现的任何浪涌电压的侵袭。这是设计师需要考虑的新的因素。在室内输电线上出现的主要干扰源有：

1. 由于工业事件(附近的车间，工厂等)或外部中高压电源线上的动作(电源分配网络中的开关等)引起的浪涌电压。

2. 由于闪电引起的浪涌电压。

最危险的是经常发生的闪电浪涌。因为闪电在输电线上引起的浪涌电压不只是在很少发生的房屋直接遭受雷击时才会感应到。事实上，每次闪电击中电源线或仅仅击中电源线附近的大地时，都会在(掩埋的)地线上产生增压。这个波(电压和电流)会通过电源线快速传播，并穿过中心电站中的各个保护设备，甚至家庭的分电箱。然后，一个残留的浪涌电压会直接传送到插着手机的电源插座上。

这个残留浪涌电压被表征为与雷击波形相关的尖峰di/dt。大量实验和测量已经将这样的浪涌电流模型化为下面的波形，在IEC61000-4-5中被定义为8/20μs脉冲。

在电流峰值的10%和90%之间的电流上升时间被规定为8μs，电流在20μs以后必须减小到峰值的一半。

对设计使用低电压和低电流工作的电子设备来说这种过电流确实非常危险。一个好的保护装置必须能够通过地(GND)吸收掉这个过电流，并保持一个低的箝位电压，从而保护充电电路不受损坏。

这种浪涌电压比ESD浪涌更加强大，对设计师来说是一个更艰巨的挑战。

在法国(55万平方公里)，每年有100万次雷击击中大地!因此这种现象并不是意外。即使雷电击中房屋的概率很小，但一年内击中房屋周围几公里内的一棵树或地面的概率接近100%。

家用电器不太容易遭受这些浪涌的侵害，但电子设备却很容易。计算机、电视机等家电在设计时就考虑到了要插入输电线，因此都有完善的保护。其他便携式设备则采用带有合适保护装置的专用充电器，或通过可拆装电池供电。但是，如果一个通用充电器出于成本原因不能有效防止这种浪涌电压，那么手机就很容易在充电时受损。

由于工业事件或中高压电源线上的开关动作而引起的浪涌电压，也可以模型化为8/20μs波形，但峰值电流会低一些。它们发生的概率也是很高的。

第二个挑战是保护器件上的功耗。能够保护设备免受8/20μs之类浪涌电压伤害的TVS二极管到处都有，但它们的漏电流可能高达20μA。通过一个很简单的计算可以发现，对于一个拥有1,000mAh的电池和400小时待机时间的手机来说，在偏置线上增加这样一个器件将使待机时间缩短大约1%!

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