智能手机的快速充电方案

      前言

　　早期有一个苹果产生了地球万有引力，现在有一个苹果加速了智能机时代的到来。从去年开始，各大主流基带厂家MTK、高通、博通、marvell、STE等纷纷推出了智能机方案，在2G时代feature phone趋于饱和，并且竞争越来越激烈的同时，各大手机公司纷纷押宝智能机，希望能够抢得先机。可惜的是由于智能机时代还没有哪家公司能够提供像 feature phone时代MTK的tunekey，加上软件驱动人员的严重急缺。智能机成了高投入，回报周期很长的一项投资，使得能够在智能机有所斩获的只能是向华为、中兴等大公司，国内专注PCBA的IDH在智能机有大批量的量产且正在赚到钱的的也就少之又少。

　　据isuppli统计表明，虽然智能手机在近两年的增长极为惊人，但在全球仍然有70%以上的用户使用的是功能手机，在中国，这一比例则在85%左右。加上国内IDH在智能机研发道路上遇到的诸多挑战，手机芯片巨头联发科也与近期表示，他们相信大多数用户仍喜欢价格相对便宜的功能手机，因此功能手机市场仍有广阔的发展空间。最近，联发科将推出“类智能手机”，让功能手机也能像智能机一样叠加丰富应用。这种类智能机将可支持包括用户接口、上网、大屏全触控，通过这些功能的实现，使得类智能机可以通过网络下载软件，让功能机也能像智能手机一样的不断扩充个性化的应用。

　　与智能机一样，随着类智能机功能的不断强大，电池的续航能力将会成为其中的一个死角。现实生活中我们可能经常会看到我们周边的朋友随声带两个手机，一台专门用来打电话，一台用来娱乐。因为无论你的手机屏幕有多大，性能配置有多高，电池没电了一切都是浮云。特别在印度等第三世界国家还有很多地方充电也是个问题，2007年印度一家付费电话公司 Micromax的高管注意到了一个新奇的景象。他们发现，在印度东部的一个村庄，人们在一个身后有辆自行车的人面前排起了长龙，这人的自行车上绑着一台车用蓄电池，大家交给他几个卢比后，就可以把自己的手机插上去充电半小时。这些村民的家里没有电。

　　为了解决电池续航的能力，早期的 feature phone厂家类似像长虹、phillip纷纷研制了大容量电池手机，或者采用艾为双电池单芯片解决方案AW3312的双电池手机。但是这两种应用都对手机的结构提出了较高的要求，为了解决电池的问题，从事手机行业的工程师想出了曲线救国的方式-“快速充电”来解决类智能机时代的电池问题。

　　手机实现充电三要素

　　手机上要实现快充功能需要满足三要素，三者缺一不可。充电器、电池、charge IC。充电器需要满足足够的输出电流以及输出电压，因为充电器的走线有很大的寄生电阻，如果要实现较大的充电电流，充电器的带载输出电压需要较高。以充电器的寄生电阻为1欧姆来估算，主板充电器接口VCHG到VBAT的路径电阻大概也有1欧姆左右，如果以1A快充的电流来简单计算的话，充电器的输出电阻需要在6.5V左右。

　　目前手机使用的电池都是锂离子电池，在手机工作时，电池不断放电，电池电压不断下降，电池放电的电流不同，电压下降的曲线速率也不同，一般来说，在电池电压3.5V～4.2V之间集中了90%的电池能量。电池能量分布如下图所示。

　　结合锂电池的实际情况，一般手机的工作设置为当锂离子电池放电到一定程度时，会通过软件设置为不能通话或者强行关机。深度放电对锂离子电池的寿命会造成不可逆转的损伤，因此关机电压一般设置为3.5V左右。从电池的能量分布以及手机使用的实际情况来看，影响充电时间最大的是在恒流充电阶段的充电电流，目前主流手机设置的充电电流为450mA左右。如果想实现快速的充电，最切实可行的方法就是提高恒流的充电时间。锂电池的最佳充电速率为1C，这意味着一个 1000 mAh的电池组要以1000mA的电流进行快速充电，以这种速率充电可以实现最短的充电时间，而且不会降低电池组的性能及缩短使用寿命。对于容量不断增加的电池，欲达到这种满意的充电速率，提高充电电流值是不可避免的。

　　本文以MT6235的充电为例。手机充电分涓流、恒流、恒压充电，当VBAT电压小于3.3V为涓流充电，VBAT电压在3.3～4.1V为恒流充电，大于4.1V到充电完成为恒压充电。