手機(jī)電源電路分析

手機(jī)電源電路分析

一、手機(jī)電源電路的基本工作過(guò)程

電源電路是手機(jī)其他電路的“食堂”，電源電路只有“按質(zhì)”(電壓要符合標(biāo)準(zhǔn))、“按量”(各路輸出要正常)、“按時(shí)”(該輸出時(shí)要輸出)地完成“本職工作”，其他電路才能工作，手機(jī)任何一個(gè)電路，只要他的供電不正常，他就會(huì)“罷工”，表現(xiàn)出各種各樣的故障現(xiàn)象，可見電源系統(tǒng)在手機(jī)電路中的重要性。

手機(jī)所需的各種電壓一般先由手機(jī)電池供給，電池電壓在手機(jī)內(nèi)部需要轉(zhuǎn)換為多路不同電壓值供給手機(jī)的不同部分。手機(jī)的開機(jī)過(guò)程是：按下電源開機(jī)鍵后(一般需超過(guò)2秒)，電源集成電路輸出電壓為CPU供電，輸出復(fù)位信號(hào)供CPu復(fù)位，同時(shí)，電源集成電路還輸出13Ⅷz振蕩電路的供電電壓，使13MHz振蕩電

路工作，產(chǎn)生的系統(tǒng)時(shí)鐘輸入到CPU；CPU在具備電源、復(fù)位、時(shí)鐘”三要素”后，若再得到軟件的支持，則輸出開機(jī)維持信號(hào)，送到電源集成電路，以代替開機(jī)鍵，維持手機(jī)的正常開機(jī)。

手機(jī)電源開機(jī)過(guò)程如圖4-33所示。

二、手機(jī)電源基本電路

1.電池供電電路

手機(jī)電池的類型多種多樣，其連接電路也多種多樣，但它們都有一個(gè)共同特點(diǎn)：電池電源通常用VBATT、VBAT、BATT、BATT+表示。也有用VB、B+來(lái)表示的。對(duì)于摩托羅拉手機(jī)來(lái)說(shuō)，既可以通過(guò)電池供電，也可以通過(guò)外接電源供電，電池供電用BATT+表示，外接電源用EXT-B+表示，經(jīng)過(guò)外接電源和電池供電轉(zhuǎn)換后的電壓一般用B+，表示。有的手機(jī)電池電路中還有一個(gè)比較重要的信號(hào)線路—電池識(shí)別電路。電池通過(guò)四條線和手機(jī)相連。即電池正極(BATT等)、電池信息(BSI、BATID、BATT-SER-DATA等)、電池溫度(BTEMP)、電池地(GND)。此信號(hào)線通常是手機(jī)廠家為防止手機(jī)用戶使用非原廠配件而設(shè)置的，它也用于手機(jī)對(duì)電池類型的檢測(cè)，以確定合適的充電模式。其中，電池信息和電池溫度與手機(jī)的開機(jī)也有一定的關(guān)系。接觸不良，手機(jī)也可能不開機(jī)。

2.開機(jī)信號(hào)電路

手機(jī)的開機(jī)方式有兩種，一種是高電平開機(jī)，也就是當(dāng)開關(guān)鍵被按下時(shí)，開機(jī)觸發(fā)端接到電池電源，是一個(gè)高電平啟動(dòng)電源電路開機(jī)；一種是低電平開機(jī)，也就是當(dāng)開關(guān)鍵被按下時(shí)，開機(jī)觸發(fā)線路接地，是一個(gè)低電平啟動(dòng)電源電路開機(jī)。

愛立信的手機(jī)基本上都是高電平觸發(fā)開機(jī)。摩托羅拉、諾基亞及其他多數(shù)手機(jī)都是低電平觸發(fā)開機(jī)。如果電路圖中開關(guān)鍵的一端接地，則該手機(jī)是低電平觸發(fā)開機(jī)，如果電路圖中開關(guān)鍵的一端接電池電源，則該手機(jī)是高電平觸發(fā)開機(jī)。

開機(jī)信號(hào)常用ON／OFF或PWR-SW、PWRON、nPOWKEY等表示。另外，在開機(jī)信號(hào)電路中，會(huì)看到一個(gè)開機(jī)維持信號(hào)(看門狗信號(hào))，這個(gè)信號(hào)采自于CPU，以維持手機(jī)的正常開機(jī)，開機(jī)維持信號(hào)常用WDOG、DCON、CCONTCSX、PWERON等表示。

3.升壓電路

手機(jī)的電池電壓較低，而有些電路則需要較高的工作電壓，另外，電池電壓隨著用電時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)逐漸降低，為了供給手機(jī)各電路穩(wěn)定的、且符合要求的電壓，手機(jī)的電源電路常采用升壓電路。下面以摩托羅拉V998手機(jī)的升壓電路為例進(jìn)行說(shuō)明。有關(guān)電路圖見圖4-34所示。

該升壓電路其實(shí)一種開關(guān)穩(wěn)壓電源，開關(guān)穩(wěn)壓電源最明顯的特點(diǎn)是電路中有一個(gè)電感，在V998中這個(gè)電感就是L901，許多人稱它為升壓電感，這是不確切的，這個(gè)電感是儲(chǔ)存能量用的，所以叫儲(chǔ)能電感，它還要和電源工C(U900)、放電電容(C934)、續(xù)流二極管(CR901)配合起來(lái)工作才能穩(wěn)壓供電。電源IC(U900)在開關(guān)穩(wěn)壓電源中的作用象一個(gè)高級(jí)開關(guān)，為什么稱它為高級(jí)開關(guān)呢?因?yàn)檫@個(gè)開關(guān)合上與斷開時(shí)間的長(zhǎng)短可以隨著輸入和供出的電壓高低而自動(dòng)改變，供出電壓變高了，合上的時(shí)間就變短一些，反之則反。合上的時(shí)間可以改變，實(shí)質(zhì)上是調(diào)整了脈沖的寬度，叫做脈沖寬度調(diào)制(PWM)兩次合上之間或兩次斷開之間的時(shí)間叫做脈沖的周期，當(dāng)輸入電壓(在V998手機(jī)中為B+)變低的時(shí)候，脈沖的周期也能自動(dòng)變長(zhǎng)，同時(shí)合上的時(shí)間自動(dòng)變長(zhǎng)，再加上L901自感電動(dòng)勢(shì)作用，使輸出(供電出去)的電壓不致下降。周期變長(zhǎng)就是頻率降低，實(shí)質(zhì)上是調(diào)整了脈沖的頻率，所以叫做脈沖頻率調(diào)制(PFM)。周期不變，開關(guān)合上時(shí)間變長(zhǎng)或斷開時(shí)間變短(叫做改變占空比)都可以使輸出的平均電壓變高(調(diào)寬)，或者使相鄰脈沖到來(lái)的時(shí)間變短(調(diào)頻，改頻周期)，也能使輸出的平均電壓變高。在V998手機(jī)中的開大穩(wěn)壓電源這兩種方式同時(shí)被采用了，所以叫做調(diào)寬、調(diào)頻式開關(guān)穩(wěn)壓電源。手機(jī)加上穩(wěn)壓電源后，不開機(jī)，在C934與地之間就可測(cè)到B+電壓，這是因?yàn)镃R901處于正向偏置，C934立即被充至B+的緣故。

單板開機(jī)，CR901正極波形如圖所示，可以看到是一個(gè)周期性的波形，周期約7微秒到8微秒，當(dāng)電源電壓調(diào)到3.6V時(shí)，周期為7.48us，頻率為133.7kHz，電源電壓調(diào)至3V時(shí)，周期變長(zhǎng)了一點(diǎn)，為8.1us，頻率為123.5kHz，這說(shuō)明，輸入電壓(B+)降低時(shí)，高級(jí)開大的頻率變低了，這叫PFM--調(diào)頻，即開關(guān)脈沖的頻率被調(diào)節(jié)了，目的是使輸入電壓變低的電壓調(diào)回來(lái)。而且開關(guān)頻率如此之高，輸出電壓的波紋也小，與此變化的同時(shí)，也發(fā)生著脈沖寬度的變化(調(diào)寬)。這樣使B點(diǎn)即供給U900內(nèi)的穩(wěn)壓器的電壓，在V998手機(jī)中稱之為VBOOST保持5.6V不變，這就是穩(wěn)壓器在起作用。穩(wěn)壓過(guò)程是：當(dāng)輸入電壓(B+)變低時(shí)，U900內(nèi)的誤差比較放大電路控制“高級(jí)開關(guān)”的導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，這樣，L901中流過(guò)電流的時(shí)間變長(zhǎng)，電流越來(lái)越大，儲(chǔ)存的能量也越多，電感L901的電流在突然被切斷時(shí)，L901產(chǎn)生左正右負(fù)的感應(yīng)電壓，它與B+串聯(lián)后，總電壓仍維持在6.4V，使C934電壓為5.6V。達(dá)到了穩(wěn)壓的做用，反之變反。續(xù)流二極管CR901為開關(guān)斷開后為電路提供一個(gè)放電通路，使電流變成連續(xù)的，所以稱為續(xù)流二極管，而且電流只能從A點(diǎn)流向B點(diǎn)，如果CR901短路，電流就變?yōu)?00mA，這是C934兩端的電壓又通過(guò)“高級(jí)開關(guān)”流回的短路電流。時(shí)間一長(zhǎng)，電源IC中的“高級(jí)開關(guān)”就燒壞了。

其它手機(jī)也常采用開關(guān)穩(wěn)壓升壓電源，如三星A188手機(jī)，不過(guò)三星A188手機(jī)的“高級(jí)開關(guān)”放在電源IC的外面了，即Q401。有關(guān)電路圖見圖4-35所示。電路正常工作后，在電源集成電路U401的39腳，將產(chǎn)生一穩(wěn)定的5V升壓電壓(VBOOST)。

4、非