2016快速充电器解决方案讨论.pdf

By xiaohua0877 快速充电器解决方案讨论 email:xiaohua0877@ 快速充电器设计趋势及必威体育精装版恒功率高效率充电方案 手机处理器正在以摩尔定律的速度前进着，早先的单核双核已经进化到了如今的八核十 核。相比于飞速发展的手机硬件性能，电池技术的进步可用“龟速”来形容也不夸张，成为提 升用户体验的瓶颈之一。如今手机厂商解决续航的办法无外乎两种：一是直接使用大容量电 池，二是使用快速充电技术，相较于前者的“简单粗暴” ，后者的实用性显然更高。 智能手机的续航能力是关键！各路高手特别是半导体公司纷纷出招，希望一举拿下江湖。 比如高通 QC2.0,QC3.0 、MTK PE3.0)等公司，然而，哪家最强还没有明显的结论。高电压低 电流容易引起手机发热的问题也一直迟迟无法得到解决。 1.1 快速充电器方案解释 实现快充的前提是实现充电器端和手机端进行通讯，如此便涉及到通讯协议的问题。 协议不同接口会有所差异，针对不同的协议接口，PI 有不同的解决方法，在 USB 电缆中， 指令通过数据线传输，数据线根据不同的通讯协议要求，通过 D+、D-传送指令信号，这种 方式最早应用于高通公司的QC2.0 协议，目前已经进展至QC3.0 版本，进一步对快充性能进 行了优化。而即将兴起的USB-PD 协议，则可以完全实现双向通讯，且其传输功率可以进一 步增加，应用前景将更加广阔。相信在很多充电应用领域会被广泛采用。 从提高电压到恒功率，看PI 如何不断优化快充方案 提高充电速度的方法有两个大方向，一是提高电压，二是提高电流。对于电流增加的方 案，其连接器及电缆都需要特别的定制，因而其兼容性及成本都有一定的局限性。而提高电 压的方法可以保证输出功率增加的同时，电源输出电缆上的功耗不会显著增加，如果电压的 提高能够以相对较小的档位改变（比如 200 毫伏/档），则可以改善手机内部 DC/DC 转换器 的功耗，从而降低手机充电过程中的发热问题。针对此方式，PI 推出的具有恒功率输出特性 的IC，以满足快速充电应用中输出电压实现渐变特性的要求 1 By xiaohua0877 快速充电器解决方案讨论 email:xiaohua0877@ 1.2 高通QC2.0 至QC3.0 演变 QC3.0 协议充电器的输出电压不像2.0 版本那样只提供5V、9V、12V三个台阶的输出电压，在6V-12V期 间其输出电压是逐渐变化的。手机电池在充电过程中其充电电流是由手机内部的充电管理电路决定的。实际电池 两端的充电电压取决于内部的DC/DC转换电路。DC/DC转换电路的输入即为外部连接的快充充电器的输出。如 果外部供给转换电路的电压比较高，则 DC/DC 转换电路的功耗就会比较大，从而带来手机发热问题。在旧有的 QC2.0版本充电协议下，快充时只有两档较高的输出电压（9V或12V），因而充电时在电池两端电压相对比较固 定的情况下，DC/DC转换电路输入输出的压差比较大，因而功耗比较严重。而对于3.0版本的充电协议，因其输 出电压是渐变的，DC/DC转换器两端的压差可以根据电池两端电压实现精确控制，因而可以大大降低DC/DC转 换电路的损耗。另外，DC/DC 转换电源本身的转换效率也与其输入电压的高低有关，其输入输出两端的压差越 小，实际工作时其占空比也越大，其自身的转换效率也更高。综上所述，InnoSwitch-CP 的恒功率输出特性（输 出电压可以实现渐变）尤其适合于3.0版本的