2016快速充电器解决方案讨论.pdf

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1、Byxiaohua0877快速充电器解决方案讨论email:xiaohua0877@sina.com快速充电器设计趋势及最新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

2、。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-

3、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

4、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1Byxiaohua0877快速充电器解决方案讨论email:xiaohua0877@sina.com1.2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

5、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

6、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版本的快充设计。可以大大改善手机内部充电发热问题。从充电效率方面来看也有所差异。比如，对于旧有的2.0版本方案，当手机内部使用9V输入的DC/DC转换电路时，在电池电压比较低的情况下，很大一部分功率损耗于DC/DC变换电路，因而实际电池对功率的应用并未实现最大化。如上图所示其电源输出功率最大只能至16W。而对于3.0协议的方案，因其输出电压可连续变化，电源可以始终在输出电压介于6V至12V期间时

7、保证最大18W的输出功率能力。InnoSwitch-CP的特性可以保证输出电压从2Byxiaohua0877快速充电器解决方案讨论email:xiaohua0877@sina.com6V开始以渐变的方式逐渐增加至12V输出，同时维持连续的18W输出功率能力。1.2.1高通QC2.0QC2.0就是QuickCharge2.0技术，QC2.0技术在2013年高通推出骁龙800的时候就已经集成快充方案，随着高通CPU产品线的更新换代，在骁龙800后的产品都支持QC2.0技术，QC2.0协议规定的可以自适应输出5V,9V或12V的充电

8、器对支持QC2.0协议的手机等移动设备进行快速充电。1.2.2高通QC3.0介绍2015年9月份时高通就推出了第三代快充技术——QuickCharge3.0（以下简称QC3.0），QC3.0是2.0基础上的升级，是技术层面的一个改进，比上一代效率提升38%，充电速度提升27%