手机电池的供电原理

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2004-09-04 页面来源:友人网 浏览次数：62

　　三星的T/N系列手机对三星fan来说并不陌生,如彩蛋T108/和旋王N628等,它们的特点是软硬件设计简单运行稳定可靠.大家埋怨最多的就是无关机闹钟.这里还提到它们关机充电时是安全的,充电结束手机无声无息无渗晌竖光.
　　三星的Q/S/V/P系列是去年下半年后陆续推出的,像GPRS王Q300/双彩S308/V20x摄像手机/P408双旋彩等等.特点是软硬件较前者复杂,功能也较为强大.支持关机闹钟.这里也提到它们关机随机充电时显示屏主板都要工作,即使充电结束也是如此.
　　下面就从两类手机的整机供电原理上作出定性分析.
　　T/N系列整机供电采用三片小规模集成块(U101/U102/U502)组成射频(模拟部分)和逻辑(数字部丛大分)供电,由CPU(U400/T108;U501/N628...)分别予以控制.其开关机流程是:power_on开关按下>bat电源接入U101,U101工作>触发U102,提供逻辑部分所需电压>rest信号CPU复位>提供power keep维持信号给U101>U502工作>提供射频部分所需电压>软件运行>开机结束.
　　Q/S/V/P系列手机对T/N系列的整机供电进行了优化改进,最大特点是引进了U700电源IC进行整机供电I2C管理,将模拟数字部分供电集中.但随机充电部分还是与T/N系列大同小异(区别在于T/N系列直接由CPU提供CHG_OH充电控制信号, Q/S/V/P则由电源IC提供CHG_OH信号).其开关机流程: power_on开关按下>bat电源接入电源U700第51脚.电源IC工作>提供射频逻辑及显示键盘所需各种电压>CPU获得rest信号复位工作>提供power_keep电源工作维持电压给U700第32脚>电源IC持续工作>软件运行>开机结束.
　　下面我就以自问自答方式来谈几个问题:
　谨晌　第一个问题:Q/S/P/V系列与早期T/N系列随机充电原理有区别吗?
　　两者随机充电原理大同小异,都有专门的充电IC(Q/s/v/p系列由U100/U102/U103/Q101组成,T/N系列由U107/Q101组成).主要区别在于控制信号的来源:Q/S/V/P系列由电源IC-U700的20脚提供CHG_OH充电控制信号.T/N系列由CPU直接提供CHG_OH信号给充电IC-U107.
　　A: T/N系列充电控制流程:CPU通过R119检测电池电压,输出控制脉冲给充电模块U107,U107自动调节控制脉冲宽度控制Q101(开关三极管)以300ma左右电流恒流对电池充电;饱和时（4.16V），置CHG—OH高电平，使U107关闭Q101截止，充电停止.
　　B:Q/S/V/P系列: 此系列手机随机充电原理与三星T系列大同小异。由充电IC（U100、U103、U102）开关三极管Q101（六脚封装），电源IC（U700），充电检测电阻（R111）组成。
　　R111为充电检测电阻，一端接VBATT电板正极，另一端直通电源IC－U700第20脚。R111阻值为82k，其阻值变异会导致电量检测电路失常。
　　当手机插入直充时，DC VOL充电电压经尾插17～18脚直接加在U100第三脚、U102第3脚、U700第5脚，通过R112加在U100第5～6脚，此时如果电源IC－U700（受CPU控制）检测到应当充电时，从20脚送出CHG—OH充电启动信号，控制U100导通（CHG－OH为低电平有效，高电平关闭）。U100送出控制信号控制U102导通，u102导通从1脚送出高电平到Q101第四脚，把第六脚电平拉低，从而导通Q101内部开关三极管，Q101导通后即从1、2、5、6脚送出充电电压到电池触片，此时手机向电池充电，同时显示屏显示充电状态（开机充电池图标闪动，关机充鸭子走动）。
　　当U700通过R111检测到电池电压饱和时，从20脚送出CHG－OH高电平，使U100、U102关闭，Q101截止，充电结束（关机充鸭子举牌子，开机充电池图标停闪）
　　第二个问题:为什么T/N系列不支持关机闹钟而Q/S/P/V系列支持?
　　从上面两个系列的开关机流程大家可以看出:T/N系列当手机关机后,整机供电已经切断,CPU停止工作.下次要使CPU工作,必须U101/U107/U502工作提供数字模拟部分的电源才行,而该系列要做到这点只有power_on按下(因为CPU停止工作,不能提供power_keep信号).所以该系列不支持关机闹钟.
　　Q/S/V/P系列:由于整机电源由电源IC-U700进行I2C控制,可以进行软关机(切断射频,显示,SIM.键盘等的供电,只提供CPU工作电压),所以.CPU可以继续运行程序的闹钟部分.控制关机闹钟.从这点上大家可以看出关机闹钟其实是手机软关机,比完全关机要费电些.
　　第三个问题:如果随机充电时间过长或直充伪劣.冲毁CPU的可能性大吗?是S/Q/V/P系列独有的毛病吗?
　　从上面整机供电流程大家可以看出:由于手机电池的电压在有效容量区间电压变化大(3.2~4.2),直充随机充电更是稳定性不足(因为插入动作的不一致性,浪涌).所以手机供电都会经由DC/DC变换出各组稳定的DC电压供手机各个不同部分工作.这个任务就是由电源IC来担当的,而电源IC的工作是有CPU智能控制的(POWER_KEEP).所以一般情况不会损坏CPU,当然,如果运气不佳,电源IC损坏而且是瞬间短路CPU就在却难逃了.
　　第四个问题:两系列手机充电方式的选择:
　　从两系列手机的整机供电原理我们可以看出:随机充电时手机的电源IC和CPU都要工作.区别是Q/S/V/P系列手机即使关机充电显示屏(甚至背景灯)指示灯都要长久工作(直到拔掉直充为止).
　　A: 两系列手机随机充电是恒流充电方式,没有涓流充电：CPU(或电源IC)通过检测电池电压,输出控制脉冲给充电模块,充电模块自动调节控制脉冲宽度控制Q101(开关三极管)以300ma左右电流恒流对电池充电;饱和时（4.16V），置CHG—OH高电平，使充电模块关闭Q101截止，充电停止.
　　B: 原装座充充电:原装座充使用了单片机做控制器,具有A/D转换和PWM脉冲宽度调制输出.电源接入时,单片机按设定的自检程序自动对座充的相关硬件和运行环境进行自检,红黄绿指示灯依次闪过表明座充的充电.报警(保护).涓流充电功能正常,后指示灯熄灭.电池接入,座充读入电芯参数(570mah,800mah,900mah)B+较低,红灯亮起,进入0.5C恒流充电方式;电池电压升到4.1V,绿灯亮起,转为4.2V恒压涓流充电.电板接触不良.电池电压过低或短路,读入电芯温度异常,自检不正常黄灯闪烁报警.
　　C: 国产蛋充因成本限制,一般采用LM324四运算放大器作三级电压取样放大一级截止控制,220VAc>5VDC时大部分采用自激式开关电路(更有伪劣者用阻容降压),电压稳定性很一般,充电方式一般为恒压式和简易共基极放大式恒流充电.控制方式简单,充电方式粗糙.
　　D:综上所述:直充随机充电是主板控制的恒流充电方式,快捷方便,因为没有涓流充电,一般只能充到额定容量的90%左右,由于Q/S/V/P系列即使关机充电主板和显示屏都要工作,不建议做常用充电方法;三星手机原装座充有专用芯片智能控制,恒流恒压充电,多重保护,最符合锂离子电芯充电曲线,充得最满能最大限度延长电池使用寿命,建议常用;国产蛋充因为控制方式简单,充电方式粗糙(伪劣蛋充充电电流中可能还有交流成分),能勉强使用,但不要长时间充电,否则电池电压会上升到4.25V左右进而使电板过早进入容量衰退期,一般充满调灯就拔,此时电压在4.19~4.2V.没有原装座充的可以选用好点的国产蛋充.飞毛腿的508充电器用上了三星公司的ks86c4104八位单片机做控制,不知道现在大家还能找到这样好的充电器吗,当然这是后话,现在厂家走的是低价路线,有这样线路的蛋充少之又少.
　　注:文中IC编号因具体手机版本而异,本文以S308和T108编号为例.