近年來，用戶使用智能手機(jī)體驗(yàn)中如寬帶無線通信、圖像處理（高像素及日益熱火的雙攝拍照，視頻），音頻（如HIFI），屏幕分辨率等多方面的需求日益迫切，智能手機(jī)CPU、GPU等運(yùn)算電路處理能力不斷增強(qiáng)，這一切都將導(dǎo)致智能手機(jī)整體能耗需求將成指數(shù)增長。
而與此同時，電池容量卻呈線性緩慢增長。能耗需求缺口逐漸拉大，電池技術(shù)遲遲無法突破，成為終端使用的最大瓶頸。在之前的客戶使用的解決方案中，是簡單的通過增加電池體積和雙電池（包括背包電池）來實(shí)現(xiàn)電池容量的增加，但可以看到，電池體積的增加與手機(jī)輕薄設(shè)計(jì)的理念矛盾日益突出！在電池技術(shù)未突破的情況下，為了解決這一矛盾，高壓大容量電池出現(xiàn)了，電池充滿電壓從原來的4.2V提升至4.35V/4.4V。
電池容量的增加解決了智能手機(jī)的續(xù)航體驗(yàn)，與此同時，快速充電解決方案越來越影響用戶體驗(yàn)，并已成為市場競爭熱點(diǎn)。?
一、快速充電技術(shù)種類：
目前市面的快速充電技術(shù)可分為兩種：
1.1：快速充電技術(shù)之高壓快充
高壓快充方案通過提高電源適配器輸出電壓來提高終端充電功率和速率，相比于低壓大電流的優(yōu)勢在于：
1）大幅度抬高輸入功率的情況下，輸入電流增加的很有限，對充電鏈路上的接口件要求低了，
2）很好的解決了線損的影響；
下圖一，高壓充電方案的典型代表有如下幾家：
?圖一高壓快充方案代表廠家?
1.1.1 ??高通的QuickCharge方案
高通QuickCharge采用高壓快充標(biāo)準(zhǔn)。目前高通QC充電技術(shù)有兩個版本，分別是QC2.0和QC3.0。
QC 3.0采用了最佳電壓智慧協(xié)商(INOV)技術(shù)，可讓受電裝置自行判斷，以最適合的功率級別進(jìn)行充電，將能源轉(zhuǎn)換效率最大化。另外，其電壓選項(xiàng)范圍更寬，移動終端可動態(tài)調(diào)整到其支持的最佳電壓水平。 具體來說，Quick Charge 3.0支持更細(xì)化的電壓選擇：以200mV增量為一檔，提供從3.6V到20V電壓的靈活選擇。
1.1.2 ??聯(lián)發(fā)科Pump Express Plus
聯(lián)發(fā)科Pump Express快充技術(shù)與高通QC2.0雖在實(shí)現(xiàn)方式上有所不同，卻有異曲同工之妙。高通QC2.0是通過USB端口的D+和D-（時序再配合組合電壓）進(jìn)行通訊實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，而聯(lián)發(fā)科的Pump Express快充技術(shù)，是通過USB端口的VBUS來向充電器通訊（電流調(diào)制）并申請相應(yīng)的輸出電壓的，但最終的目的是提升充電器的電壓到5V/7V/9V。
聯(lián)發(fā)科Pump Express快充技術(shù)與高通QC2.0快充技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是提高了充電器的輸出電壓，解決了充電電流的限制，但由于充電器的調(diào)壓檔跨度比較大，帶來手機(jī)端充電路效率偏低，發(fā)熱量大的問題。
MTK Pump Express Plus快充技術(shù)隨之誕生，Pump Express Plus技術(shù)與高通QC3.0類似，增加了調(diào)壓檔數(shù)，每檔200mV。 手機(jī)可以根據(jù)電池當(dāng)前電壓以及充電環(huán)路衰減，向充電器申請合適的電壓，以達(dá)到以電效率的最大化，以進(jìn)一步降低手機(jī)在充電過程中的發(fā)熱量。?
1.2 ?快速充電技術(shù)之低壓快充
通過提高電源適配器輸出電流來提高終端充電功率和速率。
相對于高壓充電，低壓快充的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：
1）轉(zhuǎn)換效率高
2）兼容性好
3）通訊簡單，整體成本優(yōu)勢非常明顯。
低壓快充目前兩種實(shí)現(xiàn)方案實(shí)施思路：
1.2.1 ?5V大電流充電方案
目前業(yè)界有能力提供高品質(zhì)快充芯片的廠家十分有限，主要還是以德州儀器，仙童半導(dǎo)體等少數(shù)幾家國外大廠為主，譬如5V/1.5A解決方案BQ24157/FAN54015，5V/3A解決方案BQ24296，5V/5A解決方案BQ25890等；
國內(nèi)的芯導(dǎo)電子Prisemi經(jīng)過幾年堅(jiān)持不懈的自主研發(fā)，也推出了一系列的快充芯片，如5V/1.5A解決方案 PSC5415A，升級版5V/2A解決方案 PSC5420，5V/3A解決方案PSC2925/PSC2935，同時Prisemi也在加大資源投入研發(fā)5V/5A解決方案PSC2945等。芯導(dǎo)快充產(chǎn)品驅(qū)動能力強(qiáng)，預(yù)留了充足余量，效率高，另外依靠芯導(dǎo)Prisemi在EOS上的優(yōu)勢，可以給客戶在充電IC浪涌防護(hù)這一塊提供一站式服務(wù)。目前芯導(dǎo)快充產(chǎn)品已經(jīng)通過MTK平臺認(rèn)證，并已在各大手機(jī)方案商和品牌商得到廣泛的應(yīng)用。
圖二PSC5415A應(yīng)用電路，兼容BQ24157/FAN54015
1.2.2 ?低壓直沖（Direct Charge）充電方案
代表廠家有：
（1）OPPO
OPPO的VOOC閃充技術(shù)與傳統(tǒng)充電最大的區(qū)別在于，創(chuàng)新性的將充電控制電路移植到了適配器端，也就是將最大的發(fā)熱源移植到了適配器。這樣控制電路在適配器，而被充電的電池在手機(jī)端，充電時手機(jī)發(fā)熱得以很好的解決。為了更好的對充電流程進(jìn)行控制 (比如控制電路需要實(shí)時監(jiān)測電池電壓、溫度等)，OPPO特別在適配器端加入了智能控制芯片MCU，適配器端實(shí)現(xiàn)了充電控制電路，智能控制充電的整個流程。
（2）MTK PE 3.0
? 聯(lián)發(fā)科今年重磅推出自家最新快充解決方案Pump Express 3.0解決方案，區(qū)別于普通快充方案，聯(lián)發(fā)科Pump Express 3.0是全球首款采用了USB Type-C接口直接充電的快充方案，電源的電流直接傳送至電池，省去了普通快充方案所需的充電線路，這樣做將直接降低手機(jī)充電時的溫度，其次，Pump Express 3.0快充解決方案帶來了更快的充電速度，官方稱基于Pump Express 3.0終端產(chǎn)品充5分鐘可讓用戶通話4小時（官方實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。
圖三PE 3.0快充方案全兼容性
如上圖所示，聯(lián)發(fā)科Pump Express 3.0快充方案全兼容性。
二、快充解決方案與USB線纜，接口之間的選擇考慮
可以看到，目前市面上手機(jī)的USB通訊協(xié)議其實(shí)還是USB2.0規(guī)格的，這源于在筆記本/主板領(lǐng)域USB2.0過渡到usb3.1 type c接口的普及速度及手機(jī)、平板用戶對USB的傳輸速度（USB2.0的數(shù)據(jù)率480Mbps，USB3.0或者USB3.1的數(shù)據(jù)率高達(dá)5Gbps或者10Gbps）的體驗(yàn)需求不強(qiáng)烈，同時USB2.0充電規(guī)格，如下圖所示，基本也能滿足手機(jī)、平板的需求。但使用的USB數(shù)據(jù)線接口卻有Micro-USB和Type-C兩種。
圖四 USB充電規(guī)格
方案設(shè)計(jì)時，選擇Micro-USB或者Type-C的考慮是什么？為了更深入的使讀者了解，下文通過分析快充的影響因素來說明。
2.1 ?快充的影響因素
2.1.1 ?充電通路阻抗
充電通路阻抗主要包括USB線纜的寄生電阻，充電IC通路阻抗，PCB走線阻抗，電池連接器接觸阻抗及電池內(nèi)阻等。
?圖五 充電通路阻抗示意圖
考慮阻抗因素，充電環(huán)路所能允許的最大充電電流是如何計(jì)算的呢？如下圖為例，充電環(huán)路阻抗約0.32Ω ，對于常規(guī)5V充電技術(shù)，那對于4.2V和4.35V電池最大充電電流有以下公式：
?。?-4.2）/0.32=2.5A ???（5V input source， Battery CV=4.2V）
?。?-4.35）/0.32=2.03A. （5V input source， Battery CV=4.35V）
?圖六充電通路阻抗
不合適的充電環(huán)路阻抗所造成的線損，成為快充的瓶頸！
2.1.2 ?充電接口
Micro USB接口理論上能承受的最大的電流是 1.5A，電流超過這個值后，就會因?yàn)檫^度發(fā)熱而影響壽命甚至損壞。所以當(dāng)充電電流超過 1.5A 時，需要跟供應(yīng)商確認(rèn)所提供的連接器是否能夠支持所設(shè)計(jì)的電流。
如下圖，Type-C接口因?yàn)樵黾恿怂慕MVBUS/GND引腳，電流能力大大加強(qiáng)，最大可以支持20V/5A。另外，Type-C支持正反插，使用的便利性增強(qiáng)。
圖七 Type-C 接口示意圖
綜上，快充方案的選擇，考慮影響快充的因素，對于5V/1.5A快充方案，推薦使用Micro-USB接口，對于5V/2A及以上的快充方案，建議使用Type-C接口，提升USB接口過電流的能力，同時需要有效降低USB線纜阻抗，以減低線損。
可以看到，隨著大電流充電方案的使用，Type-C接口的使用量會呈現(xiàn)爆炸式的增長！
三、Prisemi快充解決方案的特性與優(yōu)勢
Prisemi公司從2011年起推出高性價比BJT+NMOS(即PT236T30E2＋PNM723T703E0-2）分離式線性充電方案以及PNMT6N1/PNMT6N2二合一線性充電解決方案，累計(jì)出貨超過10億只，獲得了廣大用戶的認(rèn)可，同時公司從2011年開始預(yù)研開關(guān)快速充電芯片，積極進(jìn)行研發(fā)資源和資金投入，截止目前己陸續(xù)向市場提供高品質(zhì)性能的5V 1.5A-3.5A大電流及高壓充電芯片及解決方案，實(shí)現(xiàn)了從線性充電到開關(guān)充電，從分立功率器件到高性能模擬IC的巨大跨越！
Prisemi快充解決方案支持多種電池類型的充電，涵蓋4.2V/4.35V/4.4V主流規(guī)格，精度達(dá)到±0.5%，具有很高的性價比！
?圖七Prisemi快充解決方案
關(guān)于Prisemi
上海芯導(dǎo)電子科技有限公司（Prisemi）是一家專注于高品質(zhì)、高性能的模擬集成電路和功率器件開發(fā)及銷售的芯片公司，總部位于上海張江高科技園區(qū)，產(chǎn)品涵蓋專用集成電路芯片（鋰電池快充、LED背光/閃光燈驅(qū)動、移動電源主控、段式LCD驅(qū)動芯片等）和半導(dǎo)體功率器件（TVS、MOSFET、TSS 、Transistor、Diode等）。
芯導(dǎo)電子擁有先進(jìn)的集成電路和功率器件的設(shè)計(jì)、工藝、測試技術(shù)和質(zhì)量管理經(jīng)驗(yàn)，歷來十分重視研發(fā)投入，建立了先進(jìn)的品質(zhì)保證體系，秉承技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、持續(xù)改進(jìn)的品質(zhì)管理方針，確保產(chǎn)品達(dá)到完美品質(zhì)。
芯導(dǎo)電子一直以用戶需求為核心，在深耕國內(nèi)市場開拓的同時，積極拓展海外市場，目前產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷歐美日韓及東南亞等國家與地區(qū)，在智能終端、網(wǎng)絡(luò)通信、安防工控、汽車電子、智能家居、照明等應(yīng)用領(lǐng)域具有卓越的產(chǎn)品及整體方案優(yōu)勢。
芯導(dǎo)電·子愿以領(lǐng)先的設(shè)計(jì)、卓越的品質(zhì)、專業(yè)可控的交付能力，百尺竿頭更進(jìn)一步，致力成為模擬電路及功率器件產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者！
來源：?芯導(dǎo)電子? 王東將? 手機(jī)技術(shù)資訊?手機(jī)技術(shù)資訊