充电电路没有简单事，浅谈如何执行高效率设计

　　如果使用不带充放电路径管理的器件，充电结束后，充电模块关闭，系统开始从电池取电，电池电压随之降低，一旦电压降低到一个门限值，充电周期重新开始，使电池经常处于充放电、再充电循环之中，容易造成电池过早老化。

　　即时导通技术改善用户体验

　　电池充电的另一个挑战是需要改善用户体验。用户时常有这样的疑问：为什么电池电量低时我要充电5分钟后系统才能导通系统？这是因为当用户连接便携设备充电的同时，通常也需要使用设备。令人尴尬的是，即使是最新型设备也要求约5分钟的初始充电，然后才允许系统启动及使用。如果采用双路径管理（DPM）技术，即可在插入充电线缆时立即导通便携设备。

　　NCP185x系列就应用了这样的即时导通系统技术，由于器件内集成的电流源可为电池充电，即使电池电压非常低，当用户插入电源适配器时，也可使系统电压保持在3.6V，让系统立即开启，无需等待；另外，内部集成的一个5 V升压器支持USB On-The-Go（OTG）反向供电，或用于HDMI接口的DDC电压供电，可以一边安全地给电池充电，一边单独为系统供电，如图3所示。当电池电压达到3.4 V时预充电结束，外部充电MOS管导通，系统电压跟随电池电压。传统充电器在电池电量低时，电池需要预充电一段时间，等待电池电压恢复到最低电压以上才能开机。

　　图3：插入充电线缆时即时导通便携设备

　　安森美半导体的器件还支持死电池激活。当电池电压低于2.2 V时，开关充电器件提供10 mA小电流激活电池。此时系统仍可立即开机。

　　支持USB OTG附件

　　对于平板电脑来说，通常需要支持USB OTG功能。USB OTG附件要求便携设备在USB事务处理中充当USB主机，在VBUS线路上提供5 V输出电压，供外设使用；一些智能手机带有HDMI输出接口，也需要一个5 V DDC电压。这通常要使用外部升压直流-直流（DC-DC）转换器将电池电压升压至5 V、500 mA的稳压电压轨。NCP185x系列器件集成了一个5 V升压器，能支持USB OTG附件或HDMI输出接口，最大提供500 mA电流，并省去了一个外部升压转换器。NCP185x系列接地的ID引脚可以识别USB OTG附件，应用反向升压转换器来提供5 V、500 mA输出，不仅可以支持USB OTG功能，还可以为物料单（BOM）节省1颗额外电感。

　　图4：支持USB OTG功能

　　多管齐下保证设备的安全性

　　另一个电池充电的挑战是要保证设备安全性不受影响。NCP185x系列采用了多种安全措施来实现这一目标，包括正向及负向嵌入式过压保护（OVP）、内部结温传感器及管理，以及外部电池负温度系数（NTC）及JEITA管理，而且可提供事件报告机制，将插入、过压、过热、过冷、充电周期状态、充电开始、充电完成等报告给CPU进行相应处理。

　　独特的正向及负向过压保护可防止新便携设备受到过压的损坏。线缆及充电器都是一般商品，在廉价的零配件市场就可以买到，出现故障的可能性很高。充电源可以是交流适配器（电压达20 V）、计算机USB端口（通常12 V-20 V）、小汽车车载套件（典型值12 V）或卡车（典型值24 V），因此只有强固的正向28 V过压保护才可以保护设备的安全，且在上述所有应用场景下都提供足够的裕量。NCP185x系列可提供+28 V过压保护，可防止充电器故障或热插拔时过高的浪涌电压损坏开关充电器件；此外还有一种情况，在出现插口/连接器故障时，VIN和GND可能反向，NCP1852率先提供了-20 V OVP能力以帮助保护正在充电的手机。

　　NCP185x系列具有电池温度监测功能，可监测4个温度区（根据JEITA规范）：冷＜+5℃，不充电；正常温度+5℃至+45℃，满额充电；热＞45℃，降低充电电流；烫＞65℃，不充电，从而确保电池充电过程不会过热、起火和爆炸。电池温度监测功能是完全可软件编程的。

　　图4：4个温度区的电池温度监测

　　NCP185x系列还可以将充电操作的变化或意料之外的故障报告给外部FLAG引脚，以便中断充电；应用处理器可以通过I2C启动充电控制及充电周期，且配合报告充电事件。

　　宽广阵容的NCP185x系列应对不同需求

　　安森美半导体提供丰富的开关电池充电器件产品阵容来应对便携设备的充电挑战。NCP185x系列目前包括的NCP1850、NCP1851和 NCP1852三款产品都可以满足这一要求，并又各有特色。今后，这系列产品还将增加更多产品，支持更大充电电流，配合用户的更广泛需求。

　　图5：安森美半导体NCP185x系列开关电池充电器产品架构

　　其中，NCP1851是一款低高度、1.6 A、极具创新的开关电池充电器，允许使用功率有限的电源，如标准墙壁充电器和USB；NCP1852是首款带+28V/-20V OVP的1.8A SBC，允许使用高功率墙壁充电器和USB等电源；NCP1850则是带双路径的最小尺寸1.5 A SBC，允许以低系统成本使用标准墙充电器和USB等功率有限的电源。

　　以NCP1851为例，它是一款完全可编程的锂离子开关电池充电器件，可大幅缩短充电时间，延长电池使用时间，并增添了先进的启动功能。该器件集成了动态电源路径管理功能，在电池电量低的情况下能迅速导通系统，对已深度放电的电池充电。该器件的内部结温传感器，以及外部负温度系数热敏电阻通过将专用中断传达给I2C控制总线来确保系统安全充电。NCP1851提供USB OTG模式，无需另一个升压转换器，即可将电源配件插入USB端口。NCP1851提供1.6 A充电能力，尺寸仅为2.2×2.55 mm，用于符合USB标准的最新输入电源及大容量电池，能在90分钟内完成1，650 mAh、4.2 V锂离子电池的完整充电周期。