手機已經演變成人類生活中最不可或缺的電子產品，並且是全球使用最多及最頻繁的電子產品。對於其龐大的使用量，不僅僅在於平時對螢幕的點擊，對於充電口或耳機介面的插拔也是常用動作。所以手機的品質及性能對於使用者體驗尤其重要，尤其在智慧手機的普及使用下，頻繁充電已成為用戶的習慣，再加上現在手機大部分具有快充功能，在進行大功率充電過程時極易產生EOS破壞，使手機內部元件遭受損壞而不能正常使用，嚴重影響用戶體驗。
手機充電技術
近幾年來，手機的發展突飛猛進，更豐富的應用，更大的螢幕、更高解析度、更高效的性能讓其在通訊功能、社交辦公、休閒娛樂等領域發揮著越來越重要的角色。但是在面對如此多工的時候，絕大多數智慧手機的續航成了問題。
手機一體化後電池已無法隨意拆卸更換，在電池容量技術尚未突破前，手機快充技術應運而生。這大大縮短充電時間，有效的提升用戶體驗。
快充技術的原理均為提高充電電壓或電流以增加充電功率，達到快速充電功能。目前主流快充技術有QC charger，USB-PD及各家手機廠商快充技術，如華為Supercharge，VIVO雙引擎快充，OPPO VOOC，小米Super Turbo。
無論是哪種快充技術，其功率都在不斷增大，2021年，USB-IF協會公佈全新的PD3.1標準，將最大充電功率從100W增加到240W。而各手機廠商也陸續宣佈其240W快充技術。充電器輸出電壓需要從5V升至9V/10V/12V，甚至更高的20V。如圖1為華為66W超級快充技術，其充電電壓可達11V。全球手機用戶由於充電環境複雜多樣，就算僅是一般5V/1A常規充電都極易遭受EOS破壞，再加上市面非原裝充電器及充電線材品質粗糙難於分辨，許多開發中國家供電電壓存在不穩定的因素，造成用戶充電過程極易產生EOS。
除此之外，現今手機使用者通常有頻繁充電的習慣，因此經常進行充電線的插拔動作，也會帶來ESD破壞的問題。在大能量大功率快充過程中，由於涉及高壓大電流及更多元件模組，EOS波動將更大更頻繁，若手機充電端沒有有效的ESD/EOS保護方案，後端PMU，OVP等IC會損壞導致手機故障。
圖1 . 華為66W超級快充技術
測試需求
為應對日益嚴重的介面EOS打擊，所以各大手機廠商都各自制定符合自己情況的EOS測試方案。以某大品牌為例，其EOS規格以8/20uS 2ohm的測試方法為標準，具體如下：
(1) USB Type C_TX/RX test 25V Class C
(2) USB Type C_D+/D- test 25V Class C
(3) USB Type C_CC/SBU test 40V Class C
(4) Audio test 80V Class C
(5) Battery test 200V Class C
(6) VBUS test 300V Class C
從以上測試標準可見，手機廠商對EOS防護極其重視，例如一些品牌對Vbus的最高防護標準甚至可達EOS 450V來應對充電介面的可能遭受EOS的打擊。
介面特性
目前市面上除少數機型及蘋果手機外，充電介面類別型將會統一為Type-C介面，。Type-C是一種USB介面的外形標準(如圖2所示)，其最大的特點是不分正反兩面，任意一面都可以插入，極大地提高了用戶的便利性和使用效率。不同於過去傳統的USB介面，Type-C的大小約為8.3mm×2.5mm，更加小巧且輕薄，因此非常適合用於輕薄的電子設備，如智慧手機、平板電腦和筆記型電腦等。
圖2 . Type-C介面外形圖及引腳示意圖
但在如此緊密的空間內，連接器的PIN腳數量達到了24pin，引腳之間的間距非常小。在複雜的實際應用場景中，容易造成pin腳之間誤接觸。其中極端情況下VBUS提供的高壓快充電壓會短接到CC或者SBU pin(請參考圖2所提供之引腳示意圖)，甚至誤觸到D+/D-信號。由於CC和SBU pin正常的工作電壓分別是5V及3V，當有直流高電壓短路時，可能會造成後端IC燒毀和TVS損壞。
信號端EOS保護方案
如上述的討論，在接口防護設計時候，除了要滿足ESD和EOS的防護要求外，還要考慮到如果VBUS短接到CC和SBU時，不能出現硬體損壞。晶焱科技自成立至今專注EOS/ESD保護，在EOS/ESD領域擁有過百項專利，技術得到各大廠商認可。如表1所示，晶焱科技提供完美EOS保護方案，AZ5H15-01F和AZ5H33-01F不僅提供了高擊穿電壓特性，預防Type-C VBUS高壓誤觸時將TVS燒壞。另外EOS防護參數Ipp分別有22A和13A，將有效防護EOS的打擊，可謂兩全其美。圖3展示的是AZ5H15-01F的TLP曲線圖，由圖中可觀察到其提供了電壓回拉技術，可讓箝制電壓做到更低，對後級IC有更好的保護效果。而AZ5B9S-01F則用於保護Type-C高速信號TX/RX，其0.15pF的超低寄生電容，保證了高速傳輸的信號完整性，同時在如此低容值的條件，依然能提供4A Ipp浪湧規格。對於音訊信號的保護方案，雖然現在大部分手機音訊介面已經集成於Type-C介面，但依然有些機型為獨立介面，當耳機線材拔插時，可能會產生EOS打擊，晶焱提供如表1所示的AZ5845-01F作為保護方案，其Ipp浪湧規格高達55A。而AZ5B9S-01F則保護高速信號TX/RX，其0.15pF的超低寄生電容，保證了高速傳輸的信號完整性，同時在如此低容值的條件，依然能提供4A Ipp浪湧規格。
圖3 . AZ5H15-01F的TLP曲線圖
充電端EOS保護方案
在充電端EOS防護上，可以透過電路設計及TVS選型來符合各大手機廠商測試要求。如圖4（a）所示，為手機充電口電路簡化圖，針對VBUS保護方案，可在DC in添置TVS1 （靠近介面，置於OVP前端），而Vbattery 保護方案則在PMU正極添置TVS2，置於PMU端。防護電路要適用DC高壓輸出的特性，同時避免低壓EOS突波損壞TVS，而OVP可抵擋阻絕直流能量，所以第一級TVS1如圖4 （b）使用15V，18V 或24V Surge TVS：AZ4715-01F, AZ4718-01F或AZ4724-01F，提供Ipp超過100A EOS保護能力。TVS2作為第二級防護，用於將後端EOS殘壓導通至地，在一般設計需求下可選用5V Surge TVS: AZ3205-01F，提供Ipp 100A EOS保護能力，或在應對雙電芯應用時選用10V Surge TVS AZ4510-01F的保護方案。實用有效的二級TVS防護，將會大大降低手機充電端不良返修率，提高手機品質。
EOS應用方案概況
針對手機充電端，我司EOS保護方案結合手機充電原理，不影響正常充電功能及信號傳輸。可應對用戶頻繁插拔充電和複雜使用環境問題，使用手機免受EOS破壞，大大減少手機故障事件。TVS與OVP形成對DC及AC干擾的防護組合，是目前手機行業主流的EOS防護方案。
圖4 .（a）手機充電端電路簡化圖; （b）TVS型號及規格清單