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智慧型手機microUSB埠資料線保護方案

2014年10月22日  | 戴泰初 , 郭濤

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目前市場上的智慧型手機,絕大多數集大螢幕和多種功能於一身,同時還要求它能長時間工作,為滿足此一要求,更大容量電池的需求也就因應而起。而電池容量增大後,如果還是採用以前的小電流充電方式,必然會增加充電時間,從而破壞了用戶對智慧型手機美好的使用體驗。如果需要充電時間不變、或者在短時間內能完成90%電池充電,就必須使用充電電流更大的手機充電器。


智慧型手機micro USB埠存在的問題

因此為符合智慧型手機的這一變化,目前市場上主流的手機充電器已經由之前的500mA~700mA充電電流變成了1A~2A的充電電流。充電電流的增大,對於充電資料線的要求也提出了更高的要求,不僅僅是資料線中電源線和接地線的線徑變粗,同時對於小型microUSB埠的接觸點的可靠性也有更高的要求。如果microUSB埠在使用過程中有接觸不良、或者有異物掉入(類似汗液之類東西)等情況發生,那麼在2A電流充電的過程中,在microUSB埠處就會有很大的功耗(I2R的關係),如果這個功耗遠超過手機microUSB埠所能承受的範圍,埠就會發熱,進而燒黑,嚴重情況下會燒毀手機,發生火災。在智慧型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形成了嚴重的威脅,對智慧型手機microUSB埠的安全保護也成為眾多廠家極需完善的課題。


針對智慧型手機資料線的microUSB埠存在的以上風險,TE Connectivity公司(以下簡稱TE公司)電路保護事業部已經提出了解決方案,使用高分子正溫度係數可恢復電阻(PolySwitch產品)安裝在microUSB資料線內部進行有效溫度保護。本文首先介紹一下PolySwitch產品,隨後再說明TE公司的micro USB埠保護方案。


PolySwitch產品特性介紹

TE公司電路保護部門PolySwitch器件是由半晶狀聚合物和導電微粒子複合而成。在正常溫度下,導電微粒子在聚合物中構成低電阻的網格(如圖1所示)。然而,不論因為通過器件的電流升高或者因為環境溫度升高,當溫度高至器件的開關溫度(TSw)時,聚合物內的晶狀體將熔化並變成非晶狀。而在晶狀體的熔化過程中其體積將增加並將導電粒子分離,從而導致器件電阻呈現出非線性增加的現象。


圖1   PolySwitch工作原理
圖1 PolySwitch工作原理。

只要外部施加的電源電壓保持在這個電平,則器件就會一直鎖定在動作狀態(即器件會一直保持閂鎖在保護狀態)。一旦電壓下降或者電源被斷開重新啟動後,PolySwitch器件就會恢復到正常的工作狀態。


(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)


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