手機充電原理分析及問題總結
(1)充電流程介紹:當充電器插入時,亦即為PMIC充電模組提供了Vcharge電壓,這時會產生一個充電中斷訊號到CPU,通知CPU現在已經進入充電狀態。CPU開始啟動如下模組:
1,ADC取樣,主要是採集Vchrg,Vbat及從MOSFET漏極輸出的電壓,可以算出充電電壓和充電電流;
2,發訊息給MMI層,讓它顯示充電狀態及一些取樣資料;
3,檢測電池電壓有沒有超過保護電壓及電池連線是否連線正確,如果有問題即可通過CHRCTRL切斷充電電路;
4,平時顯示“充電器沒有連線”警告,是因為PMIC的BATDET腳和MOSFET沒有開啟,從而沒有充電電流引起的。
(2)充電狀態轉換介紹:電池的電壓隻影響充電狀態(比如是預充還是恆流充電),如果電池電壓較低,只是預充的時間稍長一些,最多一兩個小時應該可以完成充電!一般電池都有自保護,不會把電放到0V的!我做過試驗把電池放到2.5V時,在往下放電已經很難了,負載剛接上時還是可以有電流放出,但很快就停止放電了!所以如果電池是一塊合格的電池不應該會出現是0V的情況!
充電分三個過程:預充電、恆流充電、恆壓充電
1,當Vbat<3.3V 屬於預充階段,處於預充電狀態時,以150mA 電流涓流充電。PMIC不能提供Vcore、Vdd等電壓,CPU處於關機狀態,這時CPU是不工作的!
2,當3.3V<bat<4.2V PMIC的LDO開始輸出電壓,從而cpu開始工作,這是進入恆流充電階段,以大概600mA 電流快速充電。
3,Vbat>4.2V 進入恆壓充電階段,這個階段電流逐漸變小,電壓維持不變!當電流減小到接近為0時,CPU發出控制訊號這時停止充電!
以狀態機的方框圖說明如下:
(3)一個普通的充電器電路如下:
一個普通的USB充電圖:
如上,VBUS是USB供電;VCDT是通過分壓電阻測試充電電壓的測試點;CHR_LDO跟VDRV共同完成開關切換功能,實現對電池的開關充電(充9S停1S);IBENBE跟BATSNS完成端電壓除以RSENSE測得充電電流;BAT_ON提供電池電壓測試。
(4)LED與充電狀態的配合例項:
開機後,插入USB充電時顯示橙色燈,拔掉USB不充電時滅燈,充滿電後顯示綠燈。充電時,系統在一個執行緒裡面迴圈檢測電量,當電量滿置綠燈。需要注意的是,顯示綠燈後,就禁止充電了以防止過充。所以在電量變滿後,就應該SetCharger(off),但此時有個矛盾:充電開橙色燈的操作在SetCharger(on)中,滅燈的操作在SetCharger(off)中,這樣會造成一個BUG:一旦電量滿後,關閉充電功能時也會滅燈,這樣就搞的橙色燈閃了下就滅了,顯然這不是我要的效果。
我要的效果是變綠後,除非我拔掉USB線,才會滅燈。所以需要在電滿時加標誌A,在SetCharger(off)中加判斷語句A,跳過滅燈的處理而僅僅關掉充電,同時開啟另一個標誌B。同時在USB插拔的操作中處理B,表示當燈變綠時,優先處理B,在B後面新增滅燈語句,僅僅處理這一塊就可以了。
(5)關於標準USB充電器和非標準USB充電器,是跟USB的插座構造有關的。
(6)關於手機充電器的分類
通常情況下,程式中一般有四種充電器設定,分別是:USB HOST,CHARGING HOST,STANDARD CHARGER,NON-STANDARD CHARGER。
如上:USB HOST,CHARGING HOST的差別在於左圖,兩者用的都是PC的USB口,其中USB HOST居多。STANDARD CHARGER,NON-STANDARD CHARGER差別在於
前者的DP跟DM有短接,後者沒有。所以通過對DP/DM的判斷,就可以分辨出充電器類別。
(7)關於充電器電氣規格的差異
最近碰到一個奇怪的現象。新款手機用5V1A的充電器可以充,用5V500MA的充電器是充不進去電,用PC的USB卻是一直可以充。經過列印充電資訊的trace發現,是由充電電流的差異引起。AP程式中對充電器的電壓下限是4.4V,如果判斷充電器電壓小於這個值,則AP會自己關掉充電模組。那為什麼1A的充電器可以而500MA的充電器不行呢?可以假設前者的內阻比後者的內阻小,那麼暫不管真實的充電電流是多少,前者自身分配的壓降肯定小於後者自身分配的壓降,所以後者最終的充電器供給電壓會更低。
以程式中預設的800MA充電時,5V500MA的充電器會被拉低至3.8V,所以AP會認為充電器不正常就關掉自身的充電模組。但是如果是5V1A時,由於充電器內阻較小,就算供電端被拉低也不會低於4.4V,所以它仍然是可以工作的(測得實際充電電流640MA)。
想讓手機相容500MA的充電器,此時需要做個處理:在判斷充電器電壓小於4.4V時不返回錯誤,同時將充電電流設定成400MA(對於同一個充電器,充電電流越小,充電器自身壓降更小,供給更大),讓它仍然可以充電只不過充的會慢點。此時的程式段如下:
A,設定一個電流改變標誌,預設為FALSE。
static BOOL CurrentChangeFlag = FALSE;
B,在設定電流的地方判斷該標誌,注意:該電流設定是過個時間間隔就迴圈執行。
if(CurrentChangeFlag == TRUE)
g_temp_CC_value = Cust_CC_400MA; //如果改變,就以400MA充電
else
g_temp_CC_value = AC_CHARGER_CURRENT; //如果不改變,就以預設電流800MA充電
C,迴圈檢測充電器電壓,並改變電流的程式段:
if (BMT_status.charger_vol <= V_CHARGER_MIN ) //充電器電壓小於4.4V
{
printf("[BATTERY]Charger under voltage!! CurrentChangeFlag=%d\r\n",CurrentChangeFlag);
if(CurrentChangeFlag == TRUE)
{
CurrentChangeFlag = FALSE;
leds_battery_no_charging(); //zhangcheng
BMT_status.bat_charging_state = CHR_ERROR;
return PMU_STATUS_FAIL;
}
CurrentChangeFlag = TRUE;
}
以上的邏輯是:當第一次檢測電流時,充電器預設以800MA充電,此時充電器被拉低。之後進入該條件,接著執行CurrentChangeFlag = TRUE。在上述B中完成設定電流為400MA,如果設定完之後充電器正常的話,就不會再進入這個判斷了,充電器持續充電;如果設定400MA之後還是會進入該判斷,說明充電器不合格,此時要關掉充電功能,所以執行返回電失敗的那段。注意:如果此時客戶不管充電電壓正確與否,仍然要求繼續充電,只需要將if(CurrentChangeFlag == TRUE) 程式段遮蔽掉就行。
(8)電池功能測試中的一些技巧
A, 對於數字電源用數字電源模擬電池,通過其電流值可以知道手機的工作狀態,比如電流值為正就是手機耗電的多少;插入外部充電器之後,如果電流值為負,則是手機正在充電。另一方面,對於用數字電源模擬充電器的,通過其電流值就可以知道供給外部的充電電流是多少,如果讀數很小說明沒有充電。
B,對於電池的溫控腳,一般是要接的。如果需要外接溫控腳,記住一定要跟電源公地。單獨的一個溫控腳是不會起作用的。
C,電池的快速放電。很多時候我們需要測試電池低電壓時的狀況,得到電池低電壓是比較緩慢的一個過程。有個好方法就是利用數字電源,電壓設定成3V,電流設定成800MA,然後把電源跟電池連線,即可實現電池的快速放電。
D,電池的充電。當我們在沒有手機的情況下要對一塊電池進行充電,可以用數字電源完成這個功能。設定電源是4.2V,電流要限流在800MA以內,接上對應的電極就可以了,不需要接溫控腳。需要注意的是:一開始的充電電流會很大(提示LIMITED),如果不限流會更大,這樣會影響電池壽命及安全性。隨著電池電壓慢慢增高,電流會慢慢變小,直到充滿時的0ma左右。最後OFF掉電源,發現電壓顯示跟電壓源之前設定的一樣,說明已經充滿。
(9)關機充電時低電壓警告的狀態圖
關於電池低電壓狀況的一個說明:很多時候手機因為低電壓關機後,只要沒有取出電池,手機仍然在消耗電池的電量,這個很容易理解就像接了個未耗電的電阻。這會造成一個現象,電池電量會持續降低,所以再充電時需要衝入一段時間,才會進入正常的充電提示和LED報警提示,之前是不會有任何動作的。
(10)full charging的LOGO顯示差別
手機在使用中會碰到這種情況:手機充電畫面是動態的進度條,然後到充滿一直顯示滿進度條,結論就是對於滿電畫面始終可以用同一幅圖片;如果動態進度條的滿電顯示是帶閃電標識,真正充滿的滿電是不帶閃電標識,那麼在根據電量進行show圖片顯示時,是要區分100%電量是從累加得到的還是真正的電量充滿?所以,下面的程式段完成該功能。
static unsigned int crap = 0; //一個區別標誌
if(capacity == 0) //5個圖片,分四個檔:100/4=25
show_logo(1);
else if(capacity == 25)
show_logo(2);
else if(capacity == 50)
show_logo(3);
else if(capacity == 75)
{
show_logo(4); //如果是累加得到100,必然經過該步,置標誌
crap = 1;
}
else if(capacity == 100)
{
if(crap == 0) //如果是真正的滿電,直接顯示不帶閃電標識的滿進度條畫面
{
show_logo(8);
}
else if(crap == 1) //如果是累加得到的,顯示帶閃電錶示的滿進度條畫面
{
show_logo(5);
crap = 0; //清標誌
}
}
mt65xx_disp_update(); //刷屏