大家好，我是老梁，在一家消費(fèi)電子方案公司干了七八年的硬件開(kāi)發(fā)。

前陣子，手頭一個(gè)TWS耳機(jī)充電倉(cāng)的項(xiàng)目把我搞得焦頭爛額。原因很簡(jiǎn)單，就是“不耐操”。產(chǎn)線(xiàn)測(cè)試沒(méi)問(wèn)題，用戶(hù)一用就出事，特別是用那些雜牌充電頭或者車(chē)載USB口的時(shí)候，時(shí)不時(shí)就有返修機(jī)回來(lái)，現(xiàn)象都是充電IC燒了，甚至把電池充鼓包了。

老板天天盯著良品率和售后成本，那段時(shí)間真是壓力山大。

后來(lái)復(fù)盤(pán)發(fā)現(xiàn)，罪魁禍?zhǔn)拙褪禽斎攵穗妷旱乃矐B(tài)過(guò)沖和劣質(zhì)適配器的高壓。現(xiàn)在的用戶(hù)哪管你什么5V標(biāo)準(zhǔn)電壓，拿起快充頭就懟，運(yùn)氣不好遇到個(gè)輸出電壓不穩(wěn)的，端口電壓一上來(lái)就是十幾伏，后端的充電芯片根本扛不住。

以前我們?cè)诤醯氖浅潆婋娏鲏虿粔虼螅?a href="http://m.makelele.cn/v/tag/82/" target="_blank">PCB面積能不能再縮小一點(diǎn)?，F(xiàn)在，“可靠性”和“防護(hù)能力”被提到了前所未有的高度。

為了解決這個(gè)痛點(diǎn)，我開(kāi)始深入研究“端口保護(hù)”，也就是這篇文章想跟大家聊的IC——OVP（Over Voltage Protection，過(guò)壓保護(hù)）芯片。

很多人問(wèn)我，端口保護(hù)OVP芯片到底該怎么選？怎么用？我就以實(shí)際項(xiàng)目為例，結(jié)合我們目前使用的Hotchip方案，聊聊我的看法。

一、為什么你現(xiàn)在的電路急需一顆OVP芯片？

很多老工程師覺(jué)得，我在輸入端加個(gè)貼片保險(xiǎn)絲、加個(gè)TVS管不就行了？

說(shuō)實(shí)話(huà)，以前功率小、5V/500mA的時(shí)代，這么干確實(shí)能混過(guò)去。但現(xiàn)在的環(huán)境變了：

1、快充普及，電壓混亂：QC、PD快充協(xié)議雖然智能，但在協(xié)議握手前，它輸出的是默認(rèn)的5V。如果握手失敗或者充電頭損壞，9V、12V甚至20V直接灌進(jìn)來(lái)，你的5V系統(tǒng)瞬間就“炸”了。

2、熱插拔浪涌：插拔瞬間產(chǎn)生的尖峰電壓，雖然時(shí)間短，但能量足，足以把芯片打穿。

3、用戶(hù)場(chǎng)景復(fù)雜：車(chē)載USB環(huán)境、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電源波動(dòng)極大。

傳統(tǒng)的分立式保護(hù)電路（如保險(xiǎn)絲+穩(wěn)壓管）反應(yīng)速度是毫秒級(jí)的，而且一旦燒斷就要返廠(chǎng)維修。而OVP芯片的核心價(jià)值在于：微秒級(jí)響應(yīng)、自恢復(fù)、高耐壓。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，OVP芯片就像是一個(gè)智能開(kāi)關(guān)。我設(shè)定的電壓門(mén)檻是6V，輸入一旦超過(guò)6V，它在幾百納秒內(nèi)直接“拉閘”斷電，管你后面是多高的電壓，統(tǒng)統(tǒng)過(guò)不去。等電壓恢復(fù)正常了，它再自動(dòng)“合閘”。這就是最硬核的物理外掛。

二、OVP芯片的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用：不僅是“有”，更要“優(yōu)”

市面上的OVP芯片很多，但光有保護(hù)功能還不夠。在TWS耳機(jī)、霧化器、智能穿戴這些“螺螄殼里做道場(chǎng)”的產(chǎn)品里，OVP芯片的應(yīng)用必須解決“集成度”和“功耗”的問(wèn)題。

以前的做法是：輸入端放一顆單獨(dú)的OVP芯片，后面再放一顆充電管理芯片。兩顆芯片，加上一堆外圍阻容，PCB面積一下就上去。

我們現(xiàn)在是怎么做的？用合封芯片。

我們目前量產(chǎn)的幾個(gè)爆款方案里，使用了Hotchip的芯片方案。他們的思路非常符合當(dāng)下的設(shè)計(jì)潮流——將OVP與充電管理深度融合。

這里我以?xún)煽顚?shí)際在用的芯片為例，講講具體的應(yīng)用落地：

案例一：TWS耳機(jī)充電倉(cāng)與便攜設(shè)備 —— HT4056H系列

做TWS充電倉(cāng)的兄弟都知道，PCB板子寸土寸金，電池越來(lái)越大，留給電源管理的空間越來(lái)越少。而且耳機(jī)倉(cāng)經(jīng)常被用戶(hù)隨手塞進(jìn)口袋，口袋里棉絮、灰塵多，端口靜電防護(hù)要求高。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)中選用了HT4056H。這顆芯片解決了我兩個(gè)核心痛點(diǎn)：

1、雙芯片合封，省掉一堆外圍：HT4056H內(nèi)部其實(shí)是一個(gè)“組合拳”——過(guò)壓保護(hù)（OVP）芯片 + 充電管理芯片的二合一。

以前：我要畫(huà)OVP電路，要畫(huà)充電電路，還要考慮兩者之間的阻抗匹配。

現(xiàn)在：一顆HT4056H搞定。輸入耐壓高達(dá)40V，當(dāng)輸入電壓超過(guò)6.5V左右時(shí)，內(nèi)部OVP邏輯瞬間切斷，后級(jí)電路穩(wěn)如泰山。

2、封裝靈活，散熱無(wú)憂(yōu)：這個(gè)系列有TDFN-3×3和ESOP8封裝。對(duì)于TWS這種小玩意，用TDFN封裝非常合適。而且底部有大面積散熱焊盤(pán)，充電電流跑到1A，溫升控制得很好，不會(huì)出現(xiàn)那種“邊充邊發(fā)燙”的危險(xiǎn)情況。

應(yīng)用小結(jié)：

在做USB數(shù)據(jù)卡、便攜霧化器、TWS充電倉(cāng)設(shè)計(jì)時(shí)，我強(qiáng)烈推薦這種“OVP+Charger”的二合一方案。它不僅是保護(hù)，更是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。BOM成本算下來(lái)比買(mǎi)兩顆獨(dú)立芯片還要便宜，而且PCB布局更清爽，走線(xiàn)難度降低不少。

案例二：霧化器與高集成消費(fèi)電子 —— EC0059H

如果說(shuō)TWS耳機(jī)還能有空間塞兩顆芯片，那霧化器的方案就真的是“變態(tài)級(jí)”的苛刻了。霧化器的PCBA往往細(xì)長(zhǎng)條，甚至要彎曲貼合外殼。

傳統(tǒng)的霧化器方案是MCU控制，容易死機(jī)，還得單獨(dú)配充電管。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們現(xiàn)在的方案采用了EC0059H。

這顆芯片更絕，它把OVP保護(hù)、充電管理、咪頭檢測(cè)、MOSFET放電開(kāi)關(guān)全塞進(jìn)了一顆DFN8（2×3mm）的小封裝里。

ASIC硬邏輯，不死機(jī)：以前用MCU方案，最怕靜電或者電壓波動(dòng)導(dǎo)致程序跑飛，客戶(hù)抽的時(shí)候沒(méi)反應(yīng)，或者一直在加熱。EC0059H是硬邏輯設(shè)計(jì)，根本沒(méi)程序跑飛這一說(shuō)，可靠性上了幾個(gè)臺(tái)階。

38V耐壓OVP：霧化器用戶(hù)有時(shí)候會(huì)用快充頭充電，端口電壓穩(wěn)定性差。這顆芯片的OVP峰值耐壓做到38V以上，直接把輸入端“防傻”能力拉滿(mǎn)。

邊充邊放（Power Path）：這也是我們看重的一點(diǎn)。它支持邊充邊放，充電的時(shí)候用戶(hù)想抽一口，它能瞬間切換供電通路，用戶(hù)體驗(yàn)非常流暢。

應(yīng)用小結(jié)：

對(duì)于霧化器、智能穿戴、甚至是簡(jiǎn)單的IoT傳感器，這種ASIC+OVP+Charger的三合一甚至N合一芯片是未來(lái)的趨勢(shì)。不僅降低了貼片成本（一顆代替三四顆），還極大提高了整機(jī)的抗干擾能力和可靠性。

三、OVP芯片選型，我主要看哪幾個(gè)硬指標(biāo)？

基于這幾款芯片的應(yīng)用，總結(jié)一下在端口保護(hù)選型時(shí)，我覺(jué)得工程師必須關(guān)注的幾個(gè)參數(shù)，這也是評(píng)判一顆OVP芯片好壞的關(guān)鍵：

1、輸入耐壓（絕對(duì)最大值）：這不是工作電壓，是“能扛住不死的極限”。比如HT4056H的40V耐壓，意味著即使發(fā)生異常，它像是一堵墻，把高壓擋在外面。選型時(shí)，這個(gè)值越高，你的售后越少。

2、OVP閾值精度與響應(yīng)時(shí)間：說(shuō)好6V保護(hù)，如果6.8V才動(dòng)作，后級(jí)可能已經(jīng)掛了。閾值控制很準(zhǔn)，一般在6.0-6.5V左右，響應(yīng)時(shí)間在微秒級(jí)甚至納秒級(jí)，非常靈敏。

3、導(dǎo)通內(nèi)阻（Ron）：OVP芯片串聯(lián)在電源路徑里，內(nèi)阻一定要小！否則充電慢，芯片自己還發(fā)熱。好一點(diǎn)的OVP內(nèi)阻都在幾十毫歐級(jí)別（如某些系列的58mΩ甚至更低），壓降幾乎可以忽略不計(jì)。

4、架構(gòu)形式：是純OVP？還是OVP+Charger？還是ASIC整體方案？根據(jù)產(chǎn)品定位來(lái)。如果是高端旗艦機(jī)，為了可靠性，直接上高集成度的合封芯片準(zhǔn)沒(méi)錯(cuò)。

四、總結(jié)：我的實(shí)戰(zhàn)建議

回過(guò)頭看“端口保護(hù)OVP芯片如何應(yīng)用”這個(gè)問(wèn)題，我的看法是：

不要為了加保護(hù)而加保護(hù)，要把保護(hù)變成系統(tǒng)的一部分。

現(xiàn)在不是那個(gè)一顆LDO打天下的時(shí)代了。用戶(hù)的用電環(huán)境極其惡劣，各種山寨充電頭、工程車(chē)電瓶、筆記本USB口……你不知道用戶(hù)會(huì)把你的產(chǎn)品插在什么鬼東西上。

在OVP應(yīng)用上的思路我覺(jué)得很接地氣。他們沒(méi)有讓你去搭建復(fù)雜的保護(hù)電路，而是通過(guò)合封技術(shù)（Co-packaging），把OVP“潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲”地融入到充電管理甚至是主控芯片里。

給工程師同行的建議：

如果你在做Type-C接口的便攜設(shè)備，別省那一塊錢(qián)的成本，用HT4056H這種自帶OVP的充電芯片。它會(huì)讓你省去大量售后解釋的精力。

如果你在做霧化器或極簡(jiǎn)設(shè)備，直接考慮EC0059H這種全集成的ASIC方案。現(xiàn)在市場(chǎng)卷得厲害，誰(shuí)能在保證不“炸”的前提下把板子做得更小、更穩(wěn)定，誰(shuí)就能吃肉。

如果你在做單純的端口保護(hù)板，選一顆獨(dú)立的純OVP芯片，重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)阻和封裝，確保大電流通過(guò)時(shí)溫升可控。

總之，端口保護(hù)不僅僅是加一顆TVS管那么簡(jiǎn)單。主動(dòng)式OVP芯片的應(yīng)用，是現(xiàn)代電子產(chǎn)品從“功能機(jī)”走向“智能機(jī)”在電源安全領(lǐng)域的必經(jīng)之路。選對(duì)了OVP方案，產(chǎn)品也就穿上了“防彈衣”，希望小編的分享對(duì)大家有所幫助。

審核編輯 黃宇