隨sui著zhe用yong戶hu體ti驗yan正zheng漸jian漸jian成cheng為wei手shou機ji的de核he心xin競jing爭zheng力li
，快kuai速su充chong電dian技ji術shu成cheng為wei一yi項xiang吸xi引yin用yong戶hu的de重zhong要yao指zhi標biao。經jing過guo近jin幾ji年nian發fa展zhan，快kuai速su充chong電dian技ji術shu正zheng逐zhu漸jian成cheng熟shu起qi來lai，包bao括kuo高gao通tong
、聯發科、華為、Oppo等公司推出了各種快速充電協議，處於群雄紛爭的“戰國時代”，提高功率密度、對不同協議的兼容、可靠的控製機製等成為快速充電急需解決的挑戰和難題。

 

　　

 

在近日由EEVIA主辦的“2016中國ICT媒體論壇和產業和技術展望研討會上
，致力於高能效電源轉換的高壓集成電路業界的領導者Power Integrations（以下簡稱PI）公司的高級應用工程師、實驗室經理Jason Yan對在場的媒體和工程開發者深入闡述了快充技術的發展趨勢以及借助PI最新方案的應對之道，並正式宣布推出最新一代恒功率、高效率InnoSwitch-CP係列恒壓/恒流離線反激式開關IC產品，不僅有助於提升手機的充電效率，更可有效改善手機發熱問題。

 

 

 

從事電源設計開發和技術支持工作超過24年的Jason分fen析xi道dao，從cong線xian型xing降jiang壓ya電dian源yuan開kai始shi，電dian源yuan開kai發fa在zai摸mo索suo中zhong前qian進jin，體ti積ji越yue做zuo越yue小xiao，充chong電dian方fang式shi也ye迎ying來lai了le新xin的de變bian革ge，現xian在zai的de趨qu勢shi是shi快kuai速su充chong電dian。以yi前qian的de充chong電dian器qi隻zhi提ti供gong一yi個ge固gu定ding的de輸shu出chu電dian壓ya（5V），dianyuantigongdeshuchugonglvqujueyushuchudianliudedaxiao，shuchudianliuyuedazetigonggeidianchiduandegonglvgengda，congertigaochongdianxiaolvjianxiaochongdianshijian。dandianliubunengwuxianzhidezengjia，yinzaishuchudianlandegonghaosuidianliudezengdahuixiangyingdezengjia。yinerkuaisuchongdianyingyongyingyunersheng。qishixianfangfashishoujigenchongdianqijinxingshuangxiangtongxun，dianyuanhuigenjufuzaiduanfachudezhilingzuochufanying，gaibianqishuchudianyahedianliu，shixianjianxiaogonglvsunhao、增大充電功率、減小充電時間的目的
，從而實現快速充電。

 

實現快充的前提是實現充電器端和手機端進行通訊，如此便涉及到通訊協議的問題。協議不同接口會有所差異，針對不同的協議接口，PI有不同的解決方法，在USB電纜中，指令通過數據線傳輸
，數據線根據不同的通訊協議要求
，通過D+、D-傳送指令信號，這種方式最早應用於高通公司的QC2.0協議，目前已經進展至QC3.0版本
，進一步對快充性能進行了優化。而即將興起的USB-PD協議，則可以完全實現雙向通訊

，且其傳輸功率可以進一步增加，應用前景將更加廣闊。相信在很多充電應用領域會被廣泛采用。

 

 

Jason認為，現在的快充通信協議市場呈現諸侯割據、混戰的形勢

，還沒有統一標準。未來USB-PD協議將被引入，作為一個相對更完善的協議，將對國家快充標準的製定起到推波助瀾的作用。

 

 

提高充電速度的方法有兩個大方向
，一是提高電壓，二是提高電流。Jason說：“對(dui)於(yu)電(dian)流(liu)增(zeng)加(jia)的(de)方(fang)案(an)，其(qi)連(lian)接(jie)器(qi)及(ji)電(dian)纜(lan)都(dou)需(xu)要(yao)特(te)別(bie)的(de)定(ding)製(zhi)，因(yin)而(er)其(qi)兼(jian)容(rong)性(xing)及(ji)成(cheng)本(ben)都(dou)有(you)一(yi)定(ding)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)。而(er)提(ti)高(gao)電(dian)壓(ya)的(de)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)增(zeng)加(jia)的(de)同(tong)時(shi)，電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)電(dian)纜(lan)上(shang)的(de)功(gong)耗(hao)不(bu)會(hui)顯(xian)著(zhu)增(zeng)加(jia)
，如(ru)果(guo)電(dian)壓(ya)的(de)提(ti)高(gao)能(neng)夠(gou)以(yi)相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao)的(de)檔(dang)位(wei)改(gai)變(bian)（比如200毫伏/檔），則可以改善手機內部DC/DC轉換器的功耗，從而降低手機充電過程中的發熱問題。針對此方式，PI推出的具有恒功率輸出特性的IC
，以滿足快速充電應用中輸出電壓實現漸變特性的要求。” 

 

PIyizhizhiliyuzhuiqiugaogonglvmidujiejuefangan
，jianshaoyuanjianshumu
，tigaoxiaolv。yinmuqiandehenduoyingyongdouxiwangzaishiyongxianyouwaikedeqingkuangxiatigonggenggaodekuaichongshuchusuoyaoqiudegonglv。zaiyiqiandeshuchudianyagudingdeshejidangzhong
，youhuaxiaolvxiangduilaijiangbijiaorongyi。erkuaisuchongdiandeshuchudianyashibianhuade，yineryaokaolvshiyongdanyibianyaqishixianbutongshuchudianyaqingkuangxiadexiaolvwenti。kuaichongyingyongzhongbianyaqishejishijinxingzonghekaoliangduiyushejigongchengshilaishuojiangshigetiaozhan。。lingwai

，suizhegonglvzengjia



，waikejiaoxiao
，ruguodianyuanzhuanhuanxiaolvbugao
，chongdianqifareyanzhongdehua，xiangyingduichanpindekekaoxingyeshigekaoyan。yinci
，fanganzhongwanshandebaohucuoshiyeshibixude。fouze
，yaomezaochengwufachongdian
，yaomesunhuaihouduandeshoujidianlu。

 

不管提高電流還是電壓，最終目的都是提高輸出功率，PI全新產品InnoSwitch-CP係列實現18w恒功率輸出
，降低線路上的損耗
，改善手機發熱，實現真正快速充電。

 

 

Jason舉例說，最新推出的InnoSwitch-CP的恒功率輸出可為高通QC3.0應用提供最佳的充電性能。QC3.0協議充電器的輸出電壓不像2.0版本那樣隻提供5V

、9V
、12V三個台階的輸出電壓，在6V-12Vqijianqishuchudianyashizhujianbianhuade。shoujidianchizaichongdianguochengzhongqichongdiandianliushiyoushoujineibudechongdianguanlidianlujuedingde。shijidianchiliangduandechongdiandianyaqujueyuneibudeDC/DC轉換電路。DC/DC轉換電路的輸入即為外部連接的快充充電器的輸出。如果外部供給轉換電路的電壓比較高，則DC/DC轉換電路的功耗就會比較大
，從而帶來手機發熱問題。在舊有的QC2.0版本充電協議下，快充時隻有兩檔較高的輸出電壓（9V或12V），因而充電時在電池兩端電壓相對比較固定的情況下，DC/DC轉換電路輸入輸出的壓差比較大
，因而功耗比較嚴重。而對於3.0版本的充電協議，因其輸出電壓是漸變的，DC/DC轉換器兩端的壓差可以根據電池兩端電壓實現精確控製
，因而可以大大降低DC/DC轉換電路的損耗。另外，DC/DC轉(zhuan)換(huan)電(dian)源(yuan)本(ben)身(shen)的(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)也(ye)與(yu)其(qi)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)的(de)高(gao)低(di)有(you)關(guan)
，其(qi)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)兩(liang)端(duan)的(de)壓(ya)差(cha)越(yue)小(xiao)
，實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)時(shi)其(qi)占(zhan)空(kong)比(bi)也(ye)越(yue)大(da)，其(qi)自(zi)身(shen)的(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)也(ye)更(geng)高(gao)。綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu)，InnoSwitch-CP的恒功率輸出特性（輸出電壓可以實現漸變）尤其適合於3.0版本的快充設計。可以大大改善手機內部充電發熱問題。

 

 

再者

，從充電效率方麵來看也有所差異。比如，對於舊有的2.0版本方案，當手機內部使用9V輸入的DC/DC轉換電路時，在電池電壓比較低的情況下，很大一部分功率損耗於DC/DC變換電路，因而實際電池對功率的應用並未實現最大化。如上圖所示其電源輸出功率最大隻能至16W。而對於3.0協議的方案，因其輸出電壓可連續變化
，電源可以始終在輸出電壓介於6V至12V期間時保證最大18W的輸出功率能力。InnoSwitch-CP的特性可以保證輸出電壓從6V開始以漸變的方式逐漸增加至12V輸出，同時維持連續的18W輸出功率能力。

 

 

此次最新發布的InnoSwitch-CP采用Fluxlink技術來精確控製電源輸出特性，是典型的次級側控製方式的電源方案。IC內部初次級側各有一個控製器
，初級側還集成了一個功率MOSFET，
，次ci級ji側ce控kong製zhi器qi實shi現xian對dui輸shu出chu電dian壓ya和he電dian流liu的de監jian測ce，根gen據ju監jian測ce結jie果guo將jiang信xin息xi反fan饋kui至zhi初chu級ji，進jin行xing相xiang應ying的de開kai關guan控kong製zhi，從cong而er實shi現xian更geng精jing確que的de輸shu出chu電dian壓ya和he電dian流liu的de控kong製zhi。此ci外waiInnoSwitch-CPpeizhilecijicedetongbuzhengliuqudongjishu，keyidadatishengdianyuanxiaolv，gaishanchongdianqiwensheng。caiyongcijicekongzhiqitongshikongzhichujihecijilianggekaiguanguandekaiguan，keyifangzhimouxieqingkuangxiakenengchuxiandelianggekaiguanguantongshikaitongdexianxiang，congerbimianzainanxingdeguzhangfasheng。xiangduiyuqitacaiyonglianggekongzhiqifenbiekongzhichujihecijiMOSFET的方案，InnoSwitch-CP可以實現更加可靠的同步整流工作控製，任何情況下都不會出現初級和次級兩個開關同時導通的情況，從而大大提高可靠性。

 

另外，InnoSwitch-CP是第一個跨接於初級和次級之間滿足安規要求的功率轉換IC解決方案。

 

 

另外，InnoSwitch-CP是第一個跨接於初級和次級之間滿足安規要求的功率轉換IC。既然IC是shi處chu在zai初chu級ji和he次ci級ji之zhi間jian
，首shou先xian被bei關guan注zhu的de是shi出chu現xian故gu障zhang時shi會hui不bu會hui出chu現xian短duan路lu或huo絕jue緣yuan降jiang低di的de情qing況kuang，一yi旦dan該gai故gu障zhang結jie果guo存cun在zai人ren手shou觸chu摸mo到dao就jiu有you觸chu電dian危wei險xian。為wei了le解jie決jue這zhe個ge問wen題ti，PI所有的產品出廠之前都會進行全麵測試，通過6Kv的耐壓測試，以保證任何故障情況下IC本身的絕緣特性完好
，避免觸電的危險。InnoSwitch-CP是安規器件，已經通過了UL
、TUV、CQC中國質量認證中心的認證。

 

InnoSwitch-CP專門應對QC3.0開發。CP是指輸出電壓在6V-12V之間，輸出功率始終是18W,由於是次級反饋電源方案，InnoSwitch-CP可以實現正負3%的輸出穩壓精度。而一般快充方案隻能達到5%的穩壓精度，初級側反饋方案達到3%的精度尤其困難。

 

精益求精是PI做產品的態度。InnoSwitch-CP的FluxLink技術還可優化輸出同步整流效果，可保證在整個負載範圍內均提供極高的效率。例如，在230 VAC輸入時空載功耗低於10 mW，而滿載效率高達90%以上。InnoSwitch-CP器件可輕鬆滿足全球所有能效標準。“空載功耗低到10毫瓦

，直白地說就是充電器不用每天拔下來，幾乎不會有任何電能消耗產生，即使采用高精度電表都無法對所消耗的功率進行計量。”Jason表示。

 

 

“InnoSwitch-CP具有全麵保護功能方麵

，包括輸出過壓保護

、輸入過壓保護、過(guo)熱(re)保(bao)護(hu)。充(chong)電(dian)器(qi)有(you)問(wen)題(ti)時(shi)內(nei)部(bu)會(hui)發(fa)熱(re)，如(ru)果(guo)人(ren)不(bu)在(zai)家(jia)
，充(chong)電(dian)器(qi)可(ke)能(neng)會(hui)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)造(zao)成(cheng)火(huo)災(zai)。所(suo)以(yi)當(dang)充(chong)電(dian)器(qi)內(nei)部(bu)溫(wen)度(du)到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)時(shi)，該(gai)過(guo)溫(wen)保(bao)護(hu)特(te)性(xing)會(hui)動(dong)作(zuo)，停(ting)止(zhi)開(kai)關(guan)操(cao)作(zuo)，進(jin)而(er)停(ting)止(zhi)功(gong)率(lv)傳(chuan)輸(shu)防(fang)止(zhi)火(huo)災(zai)等(deng)嚴(yan)重(zhong)事(shi)故(gu)的(de)發(fa)生(sheng)。”Jason強調道。

 

利用InnoSwitch-CP可ke輕qing鬆song完wan成cheng快kuai充chong應ying用yong的de設she計ji，無wu過guo度du設she計ji及ji功gong率lv浪lang費fei。恒heng功gong率lv使shi輸shu出chu電dian壓ya的de變bian化hua針zhen對dui快kuai速su充chong電dian應ying用yong進jin行xing了le優you化hua

，可ke降jiang低di電dian源yuan成cheng本ben並bing避bi免mian功gong率lv浪lang費fei，可ke以yi始shi終zhong為wei負fu載zai提ti供gong最zui大da功gong率lv。InnoSwitch-CP通(tong)過(guo)直(zhi)接(jie)監(jian)測(ce)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)及(ji)電(dian)壓(ya)實(shi)現(xian)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi)

，集(ji)成(cheng)的(de)同(tong)步(bu)整(zheng)流(liu)驅(qu)動(dong)可(ke)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)且(qie)無(wu)需(xu)額(e)外(wai)的(de)光(guang)耦(ou)電(dian)路(lu)
，無(wu)交(jiao)越(yue)導(dao)通(tong)風(feng)險(xian)。更(geng)有(you)國(guo)際(ji)安(an)規(gui)認(ren)可(ke)的(de)跨(kua)接(jie)於(yu)絕(jue)緣(yuan)帶(dai)之(zhi)間(jian)的(de)技(ji)術(shu)提(ti)供(gong)安(an)全(quan)高(gao)效(xiao)的(de)保(bao)障(zhang)。

 

“目前PI提供兩種型號的InnoSwitch-CP器件。INN2214K IC提供15W輸出功率
，適用於通用輸入電壓範圍的充電器和適配器應用，而更大型號的INN2215K在同類應用中可提供最大22 W的輸出功率。” Jason介紹說。

 

本文小結

 

快(kuai)充(chong)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)到(dao)今(jin)天(tian)可(ke)以(yi)說(shuo)已(yi)經(jing)比(bi)較(jiao)成(cheng)熟(shu)。在(zai)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)無(wu)法(fa)取(qu)得(de)突(tu)破(po)性(xing)成(cheng)果(guo)的(de)今(jin)天(tian)，快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)說(shuo)是(shi)最(zui)佳(jia)以(yi)及(ji)最(zui)合(he)理(li)的(de)續(xu)航(hang)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。PI最新解決方案InnoSwitch-CP係列恒壓/恒流離線反激式開關IC克服多重挑戰，在充電效率、充電安全、減少發熱、降低功耗上都有出色的表現，快速充電或許從此真正開始
，2016將成為快充真正發展元年。