一、智能手機數據線存在的問題
目前市場上智能手機電池的容量越來越大,為了不降低用戶體驗,手機充電器的充電電流也已經由之前500mA~700mA變成了2A~4.5A。充 電電流的增大,對于充電數據線的要求也提出了更高的要求,不僅僅是數據線中電源線和接地線的線徑變粗,同時對于小型的Micro USB端口接觸的可靠性 也要求更高。如果Micro USB 端口在使用過程中有接觸不良、或者有異物掉入(類似汗液、鐵屑之類東西)等情況發生,那么在大電流充電的過程中,在 Mirco USB端口處就會有很大的功耗(I2R的關系),如果這個功耗大大的超過手機Micro USB端口能承受的范圍,端口就會發熱,進而燒黑, 嚴重情況下會燒毀手機,發生火災。在智能手機實際使用過程中,發生手機燒毀甚至爆炸的案例,也時有所聞,這對消費者的人身安全構成了重大的危險,所以對智 能手機Micro USB端口的安全保護也成為眾多手機廠家越來越關注的焦點。
Micro USB發熱燒黑
二、解決方案
東沃可提供一種在Micro USB Vbus 串聯PTC的數據線熱保護方案,此方案為在Micro USB端口增加一塊PCB,在PCB上回流焊接貼片PTC(如下圖所示),此方案有生產工藝簡單、可靠性高等特點。
此方案工作原理為由于端口處異物的存在,在Micro USB端口就形成了一個低阻回路,手機充電器的電流可以經由Micro USB端口的低阻回路回到 充電器電路中,也就是電流不會再流到手機內部,(如下圖所示)。此時端口溫度急劇上升,熱量通過熱傳導的方式傳遞到PTC,使PTC溫度升高,當PTC溫 度達到動作溫度時,PTC動作,切斷充電回路,使充電端口溫度下降,避免極端情況發生。PTC動作后會有微弱的漏電流,使PTC一直保持動作的狀態,直到 充電器從插座上拔出或者異物被去除,PTC才會恢復到初始狀態,不影響數據線的正常使用。
三、實測結果
1、鉛筆芯短路端口溫度變化曲線
從上圖中可看到充電端口表面的溫度控制在120℃以內,外殼表面溫度控制在65℃以內。
2、外觀
鉛筆芯短路測試后外殼與端口均完好,無形變。
綜上所述,東沃的手機數據線熱保護方案能很好的把充電端口的溫度控制在120℃以內,外殼表面的溫度控制在65℃以內,避免了極端情況的發生。
四、結束語
對于智能手機Micro USB端口保護,東沃的PTC方案,和集成電路方案相比,具有可靠性高,成本低,使用簡單等特點。集成電路方案利用溫度傳感器檢 測端口溫度,需要溫度檢測芯片、NTC溫度傳感器以及控制回路等,元器件多,設計復雜,成本高。東沃的PTC通過UL認證,是一種可靠性非常高的元器件, 只需要一個元件就能實現有效保護。東沃更可將該產品與Micro USB端口處安裝設計的影響簡化到最小化,從外觀上基本不改變Micro USB數據線 的原有形狀。
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