這兩年來(lái)，新一代的智能手機尺寸越來(lái)越大，屏幕的分辨率越來(lái)越高，移動(dòng)應用處理器（AP）運算速度也要求越來(lái)越快，這些變化都需要更大容量的鋰電池來(lái)支持。
隨著(zhù)電池容量提升，大功率且高效的快速充電技術(shù)成為必需，而現有的傳統5V USB充電器使用統一使用充電接口Micro-USB，依照USB協(xié)會(huì )發(fā)布的標準，Micro-USB的最大允許的充電電流是1.8A，這意味著(zhù)傳統的5V USB充電器將受限于9W以下，無(wú)法再提升更大輸出功率。
為了突破這個(gè)技術(shù)瓶頸，全球最大的手機芯片廠(chǎng)聯(lián)發(fā)科及高通，不約而同在新款手機芯片解決方案中，導入快速充電的功能。以過(guò)去充電器100%充電大概需要2~3個(gè)小時(shí)來(lái)看，高通及聯(lián)發(fā)科的最新快速充電設計若搭配改款后的充電器，則50%充電僅需20分鐘，100%充電則有機會(huì )壓低到90分鐘以?xún)取?br>
雖然高通和聯(lián)發(fā)科都已經(jīng)發(fā)布了各自的快速充電方案，但是他們的充電方式卻有非常大的差異，下面分別來(lái)介紹一下他們的充電原理及應對所設計的快速充電器方案。
1 高通的快速充電2.0（Quick Charge 2.0）
高通在2013年推出的驍龍800的芯片，其中包含了QuickCharge 2.0版本的平臺，其工作原理簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是由設備通過(guò)USB數據通訊口D+/D-，輸出電壓信號給充電器，充電器內置USB輸入解碼芯片，判斷充電器需要輸出電壓大小。雖然快速充電的輸出電流被限制在1.8A以下，但是輸出電壓將可以有5V、9V和12V三種選擇。新QC2.0的標準快速充電器的額定功率為15W，比過(guò)去常規5V USB充電器一下提升2~3倍。
現介紹一款配合高通QC2.0標準所開(kāi)發(fā)的快速充電器。方案選擇是Dialog公司開(kāi)發(fā)的滿(mǎn)足高通QC2.0協(xié)議的解碼芯片iW620和初級側PWM IC芯片iW1760.
iW620是一顆SOT-123小封裝的USB解碼IC.IC從USB數據通訊口D+/D-讀取需要的信息，再由IC的DRV驅動(dòng)腳輸出信號，給光電耦合器的LED不同的電流（2mA~10mA），對應控制不同輸出電壓5V/9V/12V，信號通過(guò)光電耦合器被反饋到初級電源管理芯片iW1760.
iW1760是一顆運用數字控制的電源管理芯片，它能夠實(shí)現在初級控制次級端的輸出電壓和電流。
在iW1760內部有實(shí)時(shí)波形分析儀，它通過(guò)一個(gè)個(gè)周期循環(huán)讀取VSENSE腳的電壓波形，然后生成一個(gè)反饋電壓VFB，此VFB信號可以精確地等效在大多數情況下的輸出電壓，這樣來(lái)用于調節輸出電壓。
iW1760的VSENSE腳，其功能就要是從電源變壓器的輔助繞組讀取電壓感應信號，傳輸到IC內部數字控制模塊分析，進(jìn)而來(lái)控制輸出電壓。
在這個(gè)設計里，我們利用光電耦合器的LED接收次級USB解碼IC iW620所分析輸出的控制信號，再把信號反饋到初級側，驅動(dòng)并控制兩組的開(kāi)關(guān)管，進(jìn)而由分別控制的兩個(gè)分壓電阻形成的分壓線(xiàn)路，影響到輸入V sense的三種狀態(tài)的信號，而這三種狀態(tài)即對應5V/9V/12V這三種輸出電壓。
這個(gè)線(xiàn)路的電流控制是通過(guò)對IC Isense腳的控制來(lái)實(shí)現的。iW1760通過(guò)檢測初級側電流來(lái)感應次級負載電流的變化，電流采樣點(diǎn)就是在功率開(kāi)關(guān)MOSFET的源極到地端的限流電阻上。
2 聯(lián)發(fā)科的快充技術(shù)Pump Express
聯(lián)發(fā)科在今年2月份發(fā)布的新SOC處理器-MT6630，其中就搭載其快速充電新技術(shù)Pump Express.
Pump Express技術(shù)內置于PMIC的電源管理集成電路。
Pump Express特點(diǎn)：允許充電器根據電流決定充電所需的初始電壓，由PMIC發(fā)出脈沖電流指令通過(guò)USB的Vbus傳送給充電器，充電器依照這個(gè)指令調變輸出電壓，電壓逐漸增加至高達5V達到最大充電電流。
聯(lián)發(fā)科目前有兩種快充規格：
（1）Pump Express為快速直流充電器提供的輸出功率小于10W（5V），受控輸出電壓：5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V，主流輸出功率：5V/1A 5V/1.5A.
（2）Pump Express Plus為充電器提供的輸出功率大于15W，其差別為受控輸出電壓增加了12V、9V和7V三個(gè)檔位，為12V/9V/7V/5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V.
目前配合聯(lián)發(fā)科的快充方式，也已經(jīng)有Dialog，On-bridge和通嘉等電源芯片廠(chǎng)為其配合開(kāi)發(fā)專(zhuān)屬電源管理IC，它無(wú)需使用到USB的數據通訊口，線(xiàn)路簡(jiǎn)潔，從架構上看和目前傳統USB充電器幾乎一樣，其電源設計原理上也一樣，所以這里不做詳細的說(shuō)明。
從上面的敘述，能發(fā)現使用高通的快速充電方案優(yōu)點(diǎn)：控制邏輯單純，可靠性好，缺點(diǎn)：充電器的成本比同功率的充電器高20~30%.目前歐美和日本的手機制造商偏向使用高通的方案。
聯(lián)發(fā)科的方案，其智能手機及充電器總成本控制在略增10%以?xún)�，迎合中國及新興國家中、低階智能手機產(chǎn)品市場(chǎng)的需要。但是從技術(shù)的角度看，用電流脈沖信號的控制模式，其抗電磁干擾性和穩定性還需要更多驗證。
3 結束語(yǔ)
快速充電應用功能的新訴求，由于涉及整個(gè)充電器系統的設計改變，在高通及聯(lián)發(fā)科聯(lián)手強推下，成為促進(jìn)2014年智能手機充電器產(chǎn)業(yè)洗牌動(dòng)作的重大變數。在快速充電器的設計上，無(wú)論是設計成本降低，還是可靠性提升等方面，都有更多新的課題值得人們去探討。
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