基于XPM6320實(shí)例淺析智能手機(jī)快充技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

摘 要

智能手機(jī)快速發(fā)展，快速充電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，快速充電協(xié)議五花八門，勢(shì)必加速快速充電標(biāo)準(zhǔn)化、快速充電電源管理芯片功能集成化的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】智能手機(jī) 快速充電技術(shù) 快速充電協(xié)議

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，智能手機(jī)的發(fā)展也日新月異，手機(jī)已經(jīng)從當(dāng)年的奢侈品成為了必需品。手機(jī)硬件從早期的單核、雙核進(jìn)化到了如今的多核時(shí)代。智能手機(jī)屏幕越來越大，功能越來越豐富，而消費(fèi)者對(duì)手機(jī)續(xù)航能力的要求也越來越高。相比手機(jī)的飛速發(fā)展，電池技術(shù)的進(jìn)步就可謂“龜速”了。在電池技術(shù)無(wú)法取得突破性發(fā)展的今天，充電寶和增加電池容量無(wú)疑成為了最簡(jiǎn)單有效的解決方案。

不管是充電寶還是增加電池容量，帶來的都是需要長(zhǎng)時(shí)間充電的等待，以往長(zhǎng)時(shí)間等待充電的劣質(zhì)用戶體驗(yàn)同時(shí)也加速了“充電五分鐘，通話兩小時(shí)”的快充時(shí)代的到來，隨著用戶體驗(yàn)逐漸成為手機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)核心力，未來也會(huì)有更多的智能手機(jī)搭載快充技術(shù)，快速充電技術(shù)可以說是最佳以及最合理的續(xù)航解決方案。

由于快充協(xié)議的多樣化，帶來的是市場(chǎng)上適配的快充協(xié)議芯片五花八門。本文主要先闡述目前市場(chǎng)流行的快充協(xié)議，然后結(jié)合現(xiàn)有快充協(xié)議技術(shù)方案實(shí)例做進(jìn)一步的剖析，為往后智能手機(jī)快充技術(shù)發(fā)展方向提供一個(gè)值得借鑒的參考。

1 時(shí)下流行的快充模式

目前在電源領(lǐng)域內(nèi)的快充協(xié)議各式各樣：Quick ChargeTM（QC2.0， QC3.0，QC4.0）、USB Type-CTM、USB Power Delivery（USB PD）、Pump ExpressTM/ Plus 、FCP、AFCP、SFCP及大手機(jī)市場(chǎng)自行開發(fā)的快充協(xié)議。協(xié)議包羅萬(wàn)象，究其根本無(wú)非是在現(xiàn)有Micro USB的基礎(chǔ)上，或以高壓低電流，或以低壓大電流，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)快充的目的。不管是高壓通過充電器降壓直接給到電池額定電壓充電，還是低壓直接進(jìn)來通過大電流直接給電池充電，勢(shì)必都會(huì)對(duì)充電器和手機(jī)電池產(chǎn)生比較大的熱量功耗，而這種功耗也會(huì)對(duì)電池的使用壽命造成極大的傷害。圖1是經(jīng)過各方研究獲取的減少這種傷害采取的途徑之一。

2 集成QC2.0/3.0、TYPE C、BC1.2、FCP、AFC等多種協(xié)議的快充方案分析研究

基于現(xiàn)有快充協(xié)議各式各樣，兼容眾多快充協(xié)議的方案自然會(huì)受市場(chǎng)熱捧。本文分析方案，富滿電子研發(fā)生產(chǎn)的XPM6320快速充放電高集成電源管理芯片，集成了多種快速充電協(xié)議的移動(dòng)電源管理芯片。

（1）XPM6320內(nèi)置同步開關(guān)架構(gòu)的鋰電池充電管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由5套獨(dú)立的控制環(huán)路組成，通過采樣輸入電壓、輸入電流、電池電壓、電池充電電流和芯片溫度共5個(gè)參數(shù)對(duì)功率開關(guān)管進(jìn)行PWM調(diào)制，從而形成高性能的充電系統(tǒng)，便易實(shí)現(xiàn)電池充電三個(gè)階段：涓流充電，恒流充電，恒壓充電，簡(jiǎn)單通過更改外圍的電阻值便能分別精確控制電池充電三個(gè)階段的電流值。同時(shí)芯片內(nèi)部的輸入、輸出控制環(huán)路對(duì)輸入電壓、輸出電壓、電池電壓等信號(hào)采樣反饋，給電路提供了輸入過壓/過流、充電過流/過壓、輸出過壓、電池短路等多種可靠性功能保護(hù)。

（2）XPM6320芯片的一組USB數(shù)據(jù)通訊接口DP/DM采集外部設(shè)備訊號(hào)，進(jìn)行各種快充協(xié)議握手，響應(yīng)相應(yīng)的快速充放電請(qǐng)求，達(dá)到5V/9V輸入快速充電，5V/9V/12V輸出快速放電目的；根據(jù)USB Type-C 協(xié)議， XPM6329通過CC 引腳來完成插拔檢測(cè)，方向識(shí)別，角色識(shí)別以及電流能力通訊。

（3）XPM6320還可以通過內(nèi)組的功能復(fù)用腳與外部MCU進(jìn)行I2C通訊，外擴(kuò)各種快速充電協(xié)議。

3 透過基于XPM6320的實(shí)踐案例窺探未來快充技術(shù)的發(fā)展

隨著USB-IF組織對(duì)USB PD3.0的發(fā)布和更新，并明確規(guī)定，USB接口不允許通過非USB PD的協(xié)議來實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整?？焖俪潆姌?biāo)準(zhǔn)，未來的發(fā)展趨勢(shì)有望趨向于逐步的統(tǒng)一。未來PD的發(fā)展，應(yīng)該會(huì)在3V～21V電壓范圍內(nèi)，盡量去實(shí)現(xiàn)恒壓、恒流、恒功率多方式可調(diào)。順應(yīng)市場(chǎng)的需求，電源管理IC未來的發(fā)展也會(huì)趨向于高集成、多功能發(fā)展，不再局限于單一功能的簡(jiǎn)單升壓或者降壓，而是趨于單顆IC就能實(shí)現(xiàn)升壓、降壓、升降壓多功能自由切換。顯而易見，不管是市場(chǎng)需求還是技術(shù)的發(fā)展，都在逐步趨向于歸一化的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]程奔宇.淺析快速充電技術(shù)在智能手機(jī)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（17）.

[2]尹淑紅.論手機(jī)的發(fā)展——智能的未來[J].湖北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（05）：152.

[3]雷源春.智能手機(jī)快速充電技術(shù)的實(shí)踐與研究[J].中國(guó)知網(wǎng)，2014.

[4]中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部.移動(dòng)通信手持機(jī)充電及接口技術(shù)要求和測(cè)試方法[Z].YD/T 1591-2006.

[5]王麗英.快充將成為智能手機(jī)標(biāo)配，充電速度與安全性并重[J].今日電子，2015（07）：10.

作者簡(jiǎn)介

劉文?。?984-），男，湖北省仙桃市人。碩士研究生。深圳市富滿電子集團(tuán)股份有限公司研發(fā)經(jīng)理。研究方向?yàn)榇笠?guī)模數(shù)?；旌掀舷到y(tǒng)（SOC）的研究與設(shè)計(jì)。

作者單位

深圳市富滿電子集團(tuán)股份有限公司 廣東省深圳市 518040endprint