手机充电原理分析及问题总结

发表于 2013-9-27 13:33

(1)充电流程介绍：当充电器插入时，亦即为PMIC充电模块提供了Vcharge电压，这时会产生一个充电中断信号到CPU，通知CPU现在已经进入充电状态。CPU开始启动如下模块：
1，ADC采样，主要是采集Vchrg，Vbat及从MOSFET漏极输出的电压，可以算出充电电压和充电电流;
2，发消息给MMI层，让它显示充电状态及一些采样数据;
3，检测电池电压有没有超过保护电压及电池连接是否连接正确，如果有问题即可通过CHRCTRL切断充电电路;
4，平时显示“充电器没有连接”警告，是因为PMIC的BATDET脚和MOSFET没有打开，从而没有充电电流引起的。
(2)充电状态转换介绍：电池的电压只影响充电状态(比如是预充还是恒流充电)，如果电池电压较低，只是预充的时间稍长一些，最多一两个小时应该可以完成充电!一般电池都有自保护，不会把电放到0V的!我做过试验把电池放到2.5V时，在往下放电已经很难了，负载刚接上时还是可以有电流放出，但很快就停止放电了!所以如果电池是一块合格的电池不应该会出现是0V的情况!
充电分三个过程：预充电、恒流充电、恒压充电
1，当Vbat<3.3V 属于预充阶段，处于预充电状态时，以150mA 电流涓流充电。PMIC不能提供Vcore、Vdd等电压，CPU处于关机状态，这时CPU是不工作的!
2，当3.3V<bat<4.2v p="" 电流快速充电。 </bat
3，Vbat>4.2V 进入恒压充电阶段，这个阶段电流逐渐变小，电压维持不变!当电流减小到接近为0时，CPU发出控制信号这时停止充电!
以状态机的方框图说明如下：

(3)一个普通的充电器电路如下：

一个普通的USB充电图：

如上，VBUS是USB供电;VCDT是通过分压电阻测试充电电压的测试点;CHR_LDO跟VDRV共同完成开关切换功能，实现对电池的开关充电(充9S停1S);IBENBE跟BATSNS完成端电压除以RSENSE测得充电电流;BAT_ON提供电池电压测试。
(4)LED与充电状态的配合实例：
开机后，插入USB充电时显示橙色灯，拔掉USB不充电时灭灯，充满电后显示绿灯。充电时，系统在一个线程里面循环检测电量，当电量满置绿灯。需要注意的是，显示绿灯后，就禁止充电了以防止过充。所以在电量变满后，就应该SetCharger(off)，但此时有个矛盾：充电开橙色灯的操作在SetCharger(on)中，灭灯的操作在SetCharger(off)中，这样会造成一个BUG：一旦电量满后，关闭充电功能时也会灭灯，这样就搞的橙色灯闪了下就灭了，显然这不是我要的效果。
我要的效果是变绿后，除非我拔掉USB线，才会灭灯。所以需要在电满时加标志A，在SetCharger(off)中加判断语句A，跳过灭灯的处理而仅仅关掉充电，同时打开另一个标志B。同时在USB插拔的操作中处理B，表示当灯变绿时，优先处理B，在B后面添加灭灯语句，仅仅处理这一块就可以了。
(5)关于标准USB充电器和非标准USB充电器，是跟USB的插座构造有关的。

(6)关于手机充电器的分类
通常情况下，程序中一般有四种充电器设定，分别是：USB HOST，CHARGING HOST，STANDARD CHARGER，NON-STANDARD CHARGER。

如上：USB HOST，CHARGING HOST的差别在于左图，两者用的都是PC的USB口，其中USB HOST居多。STANDARD CHARGER，NON-STANDARD CHARGER差别在于
前者的DP跟DM有短接，后者没有。所以通过对DP/DM的判断，就可以分辨出充电器类别。
(7)关于充电器电气规格的差异
最近碰到一个奇怪的现象。新款手机用5V1A的充电器可以充，用5V500MA的充电器是充不进去电，用PC的USB却是一直可以充。经过打印充电信息的trace发现，是由充电电流的差异引起。AP程序中对充电器的电压下限是4.4V，如果判断充电器电压小于这个值，则AP会自己关掉充电模块。那为什么1A的充电器可以而500MA的充电器不行呢?可以假设前者的内阻比后者的内阻小，那么暂不管真实的充电电流是多少，前者自身分配的压降肯定小于后者自身分配的压降，所以后者最终的充电器供给电压会更低。
以程序中默认的800MA充电时，5V500MA的充电器会被拉低至3.8V，所以AP会认为充电器不正常就关掉自身的充电模块。但是如果是5V1A时，由于充电器内阻较小，就算供电端被拉低也不会低于4.4V，所以它仍然是可以工作的(测得实际充电电流640MA)。
想让手机兼容500MA的充电器，此时需要做个处理：在判断充电器电压小于4.4V时不返回错误，同时将充电电流设定成400MA(对于同一个充电器，充电电流越小，充电器自身压降更小，供给更大)，让它仍然可以充电只不过充的会慢点。此时的程序段如下：
A，设置一个电流改变标志，默认为FALSE。
static BOOL CurrentChangeFlag = FALSE;
B，在设置电流的地方判断该标志，注意：该电流设定是过个时间间隔就循环执行。
if(CurrentChangeFlag == TRUE)
g_temp_CC_value = Cust_CC_400MA; //如果改变，就以400MA充电
else
g_temp_CC_value = AC_CHARGER_CURRENT; //如果不改变，就以默认电流800MA充电
C，循环检测充电器电压，并改变电流的程序段：
if (BMT_status.charger_vol <= V_CHARGER_MIN ) //充电器电压小于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;
}
以上的逻辑是：当第一次检测电流时，充电器默认以800MA充电，此时充电器被拉低。之后进入该条件，接着执行CurrentChangeFlag = TRUE。在上述B中完成设定电流为400MA，如果设定完之后充电器正常的话，就不会再进入这个判断了，充电器持续充电;如果设定400MA之后还是会进入该判断，说明充电器不合格，此时要关掉充电功能，所以执行返回电失败的那段。注意：如果此时客户不管充电电压正确与否，仍然要求继续充电，只需要将if(CurrentChangeFlag == TRUE) 程序段屏蔽掉就行。
(8)电池功能测试中的一些技巧
A，对于数字电源用数字电源模拟电池，通过其电流值可以知道手机的工作状态，比如电流值为正就是手机耗电的多少;插入外部充电器之后，如果电流值为负，则是手机正在充电。另一方面，对于用数字电源模拟充电器的，通过其电流值就可以知道供给外部的充电电流是多少，如果读数很小说明没有充电。
B，对于电池的温控脚，一般是要接的。如果需要外接温控脚，记住一定要跟电源公地。单独的一个温控脚是不会起作用的。
C，电池的快速放电。很多时候我们需要测试电池低电压时的状况，得到电池低电压是比较缓慢的一个过程。有个好方法就是利用数字电源，电压设置成3V，电流设置成800MA，然后把电源跟电池连接，即可实现电池的快速放电。
D，电池的充电。当我们在没有手机的情况下要对一块电池进行充电，可以用数字电源完成这个功能。设置电源是4.2V，电流要限流在800MA以内，接上对应的电极就可以了，不需要接温控脚。需要注意的是：一开始的充电电流会很大(提示LIMITED)，如果不限流会更大，这样会影响电池寿命及安全性。随着电池电压慢慢增高，电流会慢慢变小，直到充满时的0ma左右。最后OFF掉电源，发现电压显示跟电压源之前设定的一样，说明已经充满。
(9)关机充电时低电压警告的状态图

关于电池低电压状况的一个说明：很多时候手机因为低电压关机后，只要没有取出电池，手机仍然在消耗电池的电量，这个很容易理解就像接了个未耗电的电阻。这会造成一个现象，电池电量会持续降低，所以再充电时需要冲入一段时间，才会进入正常的充电提示和LED报警提示，之前是不会有任何动作的。
(10)full charging的**显示差别
手机在使用中会碰到这种情况：手机充电画面是动态的进度条，然后到充满一直显示满进度条，结论就是对于满电画面始终可以用同一幅图片;如果动态进度条的满电显示是带闪电标识，真正充满的满电是不带闪电标识，那么在根据电量进行show图片显示时，是要区分100%电量是从累加得到的还是真正的电量充满?所以，下面的程序段完成该功能。
static unsigned int crap = 0; //一个区别标志
if(capacity == 0) //5个图片，分四个档：100/4=25
show_**(1);
else if(capacity == 25)
show_**(2);
else if(capacity == 50)
show_**(3);
else if(capacity == 75)
{
show_**(4); //如果是累加得到100，必然经过该步，置标志
crap = 1;
}
else if(capacity == 100)
{
if(crap == 0) //如果是真正的满电，直接显示不带闪电标识的满进度条画面
{
show_**(8);
}
else if(crap == 1) //如果是累加得到的，显示带闪电表示的满进度条画面
{
show_**(5);
crap = 0; //清标志
}
}
mt65xx_disp_update(); //刷屏

发表于 2013-9-27 13:39

好贴，顶一个

发表于 2013-9-27 16:34

资料不错！

发表于 2013-9-27 16:58

不错的资料

发表于 2013-9-27 23:50

这种充电方式应该是用在比较比较先进的充电器上的吧…………

发表于 2013-9-29 13:39

顶！:lol

发表于 2013-10-23 20:17

楼主辛苦！

发表于 2013-10-26 13:43

学习了

发表于 2013-10-26 23:16

原来是这个样子，顶个

发表于 2013-11-4 21:47

请教下，电路中当充电器拨掉后，手机还是会显示几秒钟在充电中，而且检测到PNP从C极到E极有电流，帮分析下哪里的问题？

发表于 2013-11-27 10:51

无线充电的年代就要来临了……！

发表于 2014-7-25 15:13

cxljh032302 发表于 2013-9-27 13:39
好贴，顶一个

好帖必须得顶啊

发表于 2014-7-25 15:13

missnihao 发表于 2013-9-27 16:34
资料不错！

这资料值得珍藏并且学习

发表于 2014-7-25 15:13

gool 发表于 2013-9-27 16:58
不错的资料

我也觉得这资料很好呢，哈哈

发表于 2014-7-25 15:14

kk5290122 发表于 2013-9-27 23:50
这种充电方式应该是用在比较比较先进的充电器上的吧…………

充电我觉得是速度，安全，稳定就够了

发表于 2014-7-25 15:15

ledaa 发表于 2013-9-29 13:39
顶！

一起顶，这么好的帖子

发表于 2014-7-25 15:15

zzx__ 发表于 2013-10-23 20:17
楼主辛苦！

楼主辛苦，你也辛苦，大家都辛苦了

[快速充電、无线充電] 手机充电原理分析及问题总结

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