随着科技不断的发展,终端设备的不断更新迭代,支持快速充电威廉希尔官方网站
的移动设备越来越多,现在无论是智能手机还是智能手表,还是平板电脑、电子书阅读器等,如果不支持快速充电威廉希尔官方网站
已经不好意思说自己属于这个快节奏的时代了。
这不iPhone 7 据传会或支持快速充电,用户在Twitter上曝光了iPhone 7的电源管理芯片图片,与iPhone 6s的电源管理新品对比,这个芯片多了一个部件,这说明iPhone 7 可能有新的功能,有可能会支持快速充电。早前的传言称,iPhone 7会通过“Type-C 连接电脑,Ligntning 连接手机”的方式实现快速充电。新的传言是,iPhone7可能支持5V/2A快速充电。
一、什么是快速充电
快速充电三要素是充电器、电池、charge IC, 是能在1~5h内使蓄电池达到或接近完全充电状态的一种充电方法。常用于牵引用蓄电池需要在较短时间内恢复完全充电状态时的充电。
快速充电威廉希尔官方网站
是有着不同分支的,目前的充电标准一共分为下面几种:USB标准、苹果标准、高通标准、MTK标准。
1、USB标准又分为:
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接口的充电器可以为手机提供15W(5V/3A)的充电功率
2、苹果标准
苹果的iOS设备接口基于USB,接口电源的规格比较简单,分为5V/1A、5V/2.1A两种,都是通过在充电器的D+和D-配置不同的识别电阻进行识别。
5V/1A:iPhone、iPod Touch都使用5V/1A的充电规格,充电使用;
5V/2.1A,提供给iPad、iPhone带Plus充电使用;
相对来说苹果iPhone的电池容量小,充电威廉希尔官方网站
也比较单一,需求方面暂时没有出现什么问题,iPad电池容量大,5V/2.1A的充电规格出现得比较早。
3、高通标准
高通在的Quick Charge 3.0(QC3.0),比起还没全面普及的QC2.0威廉希尔官方网站
提升了27%的充电速度,减少功率损耗45%。高通快速充电使用的是提高电压的方式来减少线损,高通到目前一共有三代快速充电威廉希尔官方网站
,分别是:
高通QC1.0:输出规格5V/2A,基本都是骁龙600平台;
高通QC2.0:输出规格5V/9V/12V三档,最大电流3A,也就是目前使用最广泛的一种快速充电威廉希尔官方网站
;支持的平台包括了骁龙200/400 /410/615/800/801/805/810,另外也授权给其他厂商使用,例如三星的快速充电威廉希尔官方网站
、Intel的Boost Master快速充电威廉希尔官方网站
其实也属于高通QC2.0;;
高通QC3.0:使用了被称为最佳电压智能协商(Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,INOV)的算法,支持3.6V到20V的工作电压动态调节,以200mV为步进。兼容的平台包括了高通骁龙820、620、618、 617和430,并且向下兼容QC2.0和QC1.0的设备,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快充威廉希尔官方网站
MTK的MTP Pump Express快充威廉希尔官方网站
分为两种,一种带Plus一种不带Plus,带Plus的可以支持到9V/12V,从规格来看,普通的Pump Express支持前者,充电电流不超过2A,而支持Pump Express Plus的产品则可以达到12V/3A,这一类产品目前市面上比较少,魅族的移动电源和魅族支持mCharge的手机属于这一类产品。
除了以上4种使用广泛的快速充电威廉希尔官方网站
,另外还有一种叫VOOC的闪充威廉希尔官方网站
,来自于OPPO,就是经常听到的“充电5分钟,通话两小时”这句广告语所使用的充电威廉希尔官方网站
。OPPO使用的做法是采用了高达4.5A的电流对电池进行充电,配合8触点电池和7Pin的USB接口,增加传输的触点数量有利于减少接触损耗,本来Micro USB接口只有寥寥几个Pin无法承受大电流也得到改善,这也属于快速充电的一种,但不属于平台化的产品,并没有普及。
以上介绍的都是市面上存在的快速充电威廉希尔官方网站
,各家都基于USB接口,但兼容性上又有所差异,使用USB Type-C接口一类的新手机几乎都必须使用原配的充电器才能进行快速充电,由于接口方面的因素,第三方适配的产品很少。
高通QC威廉希尔官方网站
的手机必须使用支持高通QC威廉希尔官方网站
的充电器才可以实现快充。
MTK的PE支持的产品则比较少,只有魅族和联想的少量MTK机型支持,也必须搭配自家的充电器或者是移动电源才能实现。
二、快速充电解决方案详解
随着手机的屏幕越来越大,处理器的性能越来越强并升级多核。为保证续航,手机的电池容量也变大,这样造成充电时间不可避免的变长。如何缩短充电时间已成为手机应用及更多移动终端设备的一大瓶颈。相继出现基于不同厂商的快速充电解决方案,能够短暂的时间内有效提升充电效率。
1、安森美快速充电解决方案
(1)方案框图
图示 On Semi方案框图
(2)方案特点
·通过频率反走和跳周期模式,减少待机功耗
·可通过光耦触发低功耗关闭模式
·无损过功率补偿
·基于定时器的过功率保护
·输出短路保护
·动态自供电的高压启动
·欠压监测功能
·有源 X2 电容放电
·严重故障时闩锁
·自动恢复或闩锁选择的过流保护
·空载待机能耗<30 mW
·可调功率过载保护
2、基于FAN501的快速充电解决方案
(1)方案框图
Fairchild方案框图
(2)方案特点
·输出短路保护
·毫瓦节省威廉希尔官方网站
提供超低的待机功耗,很容易满足“能源之星 V5.0”
·恒压控制时,根据输入电压,有两段固定的 PWM 工作频率 140kHz/85kHz
·高压启动
·断续和连续工作模式实现恒流控制,无需次级反馈电路
·在连续工作模式有较高的功率密度和转换效率
·调频减少 EMI 噪声
3、基于TI控制器的快速充电解决方案
(1)方案框图
TI方案框图
(2)方案特点
·少于10mW 无负载功耗能力
·针对恒定电压 (CV) 的光耦合反馈,和针对恒定电流 (CC) 的初级侧调节 (PSR)
·在线路和负载上实现 ±1% 电压调节和 ±5% 电流调节
·700V 启动开关
·100kHz 最大开关频率可实现高功率密度充电器设计
·针对最高总体效率的谐振环谷值开关运行
·简化电磁干扰 (EMI) 兼容性的频率抖动
·针对金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的已钳制栅极驱动输出
·过压、低线路和过流保护功能
4、基于Microchip产品的车载USB快速充电解决方案
2016年8月11日,大联大控股宣布其旗下品佳推出基于Microchip的UCS100X的车载快速充电解决方案。
图示1 基于Microchip的UCS100X的车载快速充电解决方案系统框架图
虽然USB端口如今可用作充电电源,但许多便携式设备因有着独特的充电要求而达不到充电标准,甚至无法充电。Microchip的UCS100X具有充电仿真功能的USB端口电源控制器。当便携式设备插入USB端口时,UCS100X器件会自动循环遍历9个预装载的充电仿真配置文件,直至充电开始。这些内嵌的配置文件与BC1.2 CDP、DCP、YD/T-1591以及大多数Apple®和RIM®便携式设备、电子书阅读器及许多平板电脑兼容。UCS1001/1002/1003器件不仅支持符合USB 2.0规范的数据交换,还提供一个USB端口电源开关,能持续输出最高2.5A的电流。
图示2 基于Microchip的UCS100X的车载快速充电解决方案系统框架图
图示3基于Microchip的UCS100X的车载快速充电解决方案规格说明
该方案除可应用在车载USB充电之外,还可以应用在平板电脑、电子书阅读器、台式机、移动PC、打印机和数字TV等领域。
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