快速充電主流技術(shù)及解決方案盤(pán)點(diǎn)

快速充電主流技術(shù)及解決方案盤(pán)點(diǎn)

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　　隨著(zhù)科技不斷的發(fā)展，終端設備的不斷更新迭代，支持快速充電技術(shù)的移動(dòng)設備越來(lái)越多，現在無(wú)論是智能手機還是智能手表，還是平板電腦、電子書(shū)閱讀器等，如果不支持快速充電技術(shù)已經(jīng)不好意思說(shuō)自己屬于這個(gè)快節奏的時(shí)代了。

　　這不iPhone 7 據傳會(huì )支持快速充電，用戶(hù)在Twitter上曝光了iPhone 7的電源管理芯片圖片，與iPhone 6s的電源管理新品對比，這個(gè)芯片多了一個(gè)部件，這說(shuō)明iPhone 7 可能有新的功能，有可能會(huì )支持快速充電。早前的傳言稱(chēng)，iPhone 7會(huì )通過(guò)“Type-C 連接電腦，Ligntning 連接手機”的方式實(shí)現快速充電。新的傳言是，iPhone7可能支持5V/2A快速充電。

一、什么是快速充電

　　快速充電三要素是充電器、電池、charge IC， 是能在1～5h內使蓄電池達到或接近完全充電狀態(tài)的一種充電方法。常用于牽引用蓄電池需要在較短時(shí)間內恢復完全充電狀態(tài)時(shí)的充電。

　　快速充電技術(shù)是有著(zhù)不同分支的，目前的充電標準一共分為下面幾種：USB標準、蘋(píng)果標準、高通標準、MTK標準。

　　1、USB標準又分為：

　　USB 1.0、2.0：5V/500mA；

　　USB 3.0：5V/900mA；

　　USB Battery Charge 1.2（BC1.2）：5V/500mA、5V/1.5A；

　　USB Type-C：5V/500mA、5V/900mA、5V/1.5A、5V/3A；

　　USB Power Delivery 2 v1.1：5V/2A、12V/1.5A、12V/3A、12V/5A、20V/3A、20V/5A；

　　USB Type-C接口的充電器可以為手機提供15W（5V/3A）的充電功率

　　2、蘋(píng)果標準

　　蘋(píng)果的iOS設備接口基于USB，接口電源的規格比較簡(jiǎn)單，分為5V/1A、5V/2.1A兩種，都是通過(guò)在充電器的D+和D-配置不同的識別電阻進(jìn)行識別。

　　5V/1A：iPhone、iPod Touch都使用5V/1A的充電規格，充電使用；

　　5V/2.1A，提供給iPad、iPhone帶Plus充電使用；

　　相對來(lái)說(shuō)蘋(píng)果iPhone的電池容量小，充電技術(shù)也比較單一，需求方面暫時(shí)沒(méi)有出現什么問(wèn)題，iPad電池容量大，5V/2.1A的充電規格出現得比較早。

　　3、高通標準

　　高通在的Quick Charge 3.0（QC3.0），比起還沒(méi)全面普及的QC2.0技術(shù)提升了27%的充電速度，減少功率損耗45%。高通快速充電使用的是提高電壓的方式來(lái)減少線(xiàn)損，高通到目前一共有三代快速充電技術(shù)，分別是：

　　高通QC1.0：輸出規格5V/2A，基本都是驍龍600平臺；

　　高通QC2.0：輸出規格5V/9V/12V三檔，最大電流3A，也就是目前使用最廣泛的一種快速充電技術(shù)；支持的平臺包括了驍龍200/400 /410/615/800/801/805/810，另外也授權給其他廠(chǎng)商使用，例如三星的快速充電技術(shù)、Intel的Boost Master快速充電技術(shù)其實(shí)也屬于高通QC2.0；；

　　高通QC3.0：使用了被稱(chēng)為最佳電壓智能協(xié)商（Intelligent Negotiation for Optimum Voltage，INOV）的算法，支持3.6V到20V的工作電壓動(dòng)態(tài)調節，以200mV為步進(jìn)。兼容的平臺包括了高通驍龍820、620、618、 617和430，并且向下兼容QC2.0和QC1.0的設備，可以使用在USB Type-A接口、USB micro接口和USB Type-C接口上。

　　4、MTK的Pump Express快充技術(shù)

　　MTK的MTP Pump Express快充技術(shù)分為兩種，一種帶Plus一種不帶Plus，帶Plus的可以支持到9V/12V，從規格來(lái)看，普通的Pump Express支持前者，充電電流不超過(guò)2A，而支持Pump Express Plus的產(chǎn)品則可以達到12V/3A，這一類(lèi)產(chǎn)品目前市面上比較少，魅族的移動(dòng)電源和魅族支持mCharge的手機屬于這一類(lèi)產(chǎn)品。

　　除了以上4種使用廣泛的快速充電技術(shù)，另外還有一種叫VOOC的閃充技術(shù)，來(lái)自于OPPO，就是經(jīng)常聽(tīng)到的“充電5分鐘，通話(huà)兩小時(shí)”這句廣告語(yǔ)所使用的充電技術(shù)。OPPO使用的做法是采用了高達4.5A的電流對電池進(jìn)行充電，配合8觸點(diǎn)電池和7Pin的USB接口，增加傳輸的觸點(diǎn)數量有利于減少接觸損耗，本來(lái)Micro USB接口只有寥寥幾個(gè)Pin無(wú)法承受大電流也得到改善，這也屬于快速充電的一種，但不屬于平臺化的產(chǎn)品，并沒(méi)有普及。

　　以上介紹的都是市面上存在的快速充電技術(shù)，各家都基于USB接口，但兼容性上又有所差異，使用USB Type-C接口一類(lèi)的新手機幾乎都必須使用原配的充電器才能進(jìn)行快速充電，由于接口方面的因素，第三方適配的產(chǎn)品很少。

　　高通QC技術(shù)的手機必須使用支持高通QC技術(shù)的充電器才可以實(shí)現快充。

　　MTK的PE支持的產(chǎn)品則比較少，只有魅族和聯(lián)想的少量MTK機型支持，也必須搭配自家的充電器或者是移動(dòng)電源才能實(shí)現。

二、快速充電解決方案詳解

　　隨著(zhù)手機的屏幕越來(lái)越大，處理器的性能越來(lái)越強并升級多核。為保證續航，手機的電池容量也變大，這樣造成充電時(shí)間不可避免的變長(cháng)。如何縮短充電時(shí)間已成為手機應用及更多移動(dòng)終端設備的一大瓶頸。相繼出現基于不同廠(chǎng)商的快速充電解決方案，能夠短暫的時(shí)間內有效提升充電效率。

　　1、安森美快速充電解決方案

　�。�1）方案框圖

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　　圖示 On Semi方案框圖

　�。�2）方案特點(diǎn)

　　·通過(guò)頻率反走和跳周期模式，減少待機功耗

　　·可通過(guò)光耦觸發(fā)低功耗關(guān)閉模式

　　·無(wú)損過(guò)功率補償

　　·基于定時(shí)器的過(guò)功率保護

　　·輸出短路保護

　　·動(dòng)態(tài)自供電的高壓?jiǎn)��?dòng)

　　·欠壓監測功能

　　·有源 X2 電容放電

　　·嚴重故障時(shí)閂鎖

　　·自動(dòng)恢復或閂鎖選擇的過(guò)流保護

　　·空載待機能耗<30 mW

　　·可調功率過(guò)載保護

　　2、基于FAN501的快速充電解決方案

　�。�1）方案框圖

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　　Fairchild方案框圖

　�。�2）方案特點(diǎn)

　　·輸出短路保護

　　·毫瓦節省技術(shù)提供超低的待機功耗，很容易滿(mǎn)足“能源之星 V5.0”

　　·恒壓控制時(shí)，根據輸入電壓，有兩段固定的 PWM 工作頻率 140kHz/85kHz

　　·高壓?jiǎn)��?dòng)

　　·斷續和連續工作模式實(shí)現恒流控制，無(wú)需次級反饋電路

　　·在連續工作模式有較高的功率密度和轉換效率

　　·調頻減少 EMI 噪聲

　　3、基于TI控制器的快速充電解決方案

　�。�1）方案框圖

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　　TI方案框圖

　�。�2）方案特點(diǎn)

　　·少于10mW 無(wú)負載功耗能力

　　·針對恒定電壓 （CV） 的光耦合反饋，和針對恒定電流 （CC） 的初級側調節 （PSR）

　　·在線(xiàn)路和負載上實(shí)現 ±1% 電壓調節和 ±5% 電流調節

　　·700V 啟動(dòng)開(kāi)關(guān)

　　·100kHz 最大開(kāi)關(guān)頻率可實(shí)現高功率密度充電器設計

　　·針對最高總體效率的諧振環(huán)谷值開(kāi)關(guān)運行

　　·簡(jiǎn)化電磁干擾 （EMI） 兼容性的頻率抖動(dòng)

　　·針對金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管 （MOSFET） 的已鉗制柵極驅動(dòng)輸出

　　·過(guò)壓、低線(xiàn)路和過(guò)流保護功能

　　4、基于Microchip產(chǎn)品的車(chē)載USB快速充電解決方案

　　2016年8月11日，大聯(lián)大控股宣布其旗下品佳推出基于Microchip的UCS100X的車(chē)載快速充電解決方案。

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　　圖示1 基于Microchip的UCS100X的車(chē)載快速充電解決方案系統框架圖

　　雖然USB端口如今可用作充電電源，但許多便攜式設備因有著(zhù)獨特的充電要求而達不到充電標準，甚至無(wú)法充電。Microchip的UCS100X具有充電仿真功能的USB端口電源控制器。當便攜式設備插入USB端口時(shí)，UCS100X器件會(huì )自動(dòng)循環(huán)遍歷9個(gè)預裝載的充電仿真配置文件，直至充電開(kāi)始。這些內嵌的配置文件與BC1.2 CDP、DCP、YD/T-1591以及大多數Apple&#174;和RIM&#174;便攜式設備、電子書(shū)閱讀器及許多平板電腦兼容。UCS1001/1002/1003器件不僅支持符合USB 2.0規范的數據交換，還提供一個(gè)USB端口電源開(kāi)關(guān)，能持續輸出最高2.5A的電流。

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　　圖示2 基于Microchip的UCS100X的車(chē)載快速充電解決方案系統框架圖

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　圖示3基于Microchip的UCS100X的車(chē)載快速充電解決方案規格說(shuō)明

　　該方案除可應用在車(chē)載USB充電之外，還可以應用在平板電腦、電子書(shū)閱讀器、臺式機、移動(dòng)PC、打印機和數字TV等領(lǐng)域。

通話(huà)5分鐘，充電兩小時(shí)的oppo手機原來(lái)是這樣的

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