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USB-PD有望一统快充江湖

记得早几年前,EDN小编刚听说快充技术时,就知道其可以从高电压、大电流和大功率三个方向发展。而如今,这类技术已发展到了包含许许多多的私有协议,导致整个市场非常混乱,对于用户来说也不友好。而随着Type-C PD的出现,将各种主流协议整合到其中,将有望解决这个问题......

 记得早几年前,EDN小编刚听说快充技术时,就知道其可以从高电压、大电流和大功率三个方向发展。而如今,这类技术已发展到了包含许许多多的私有协议,导致整个市场非常混乱,对于用户来说也不友好。而随着Type-C PD的出现,将各种主流协议整合到其中,将有望解决这个问题。tM8esmc

日前,在ASPENCORE旗下《电子工程专辑》、《EDN电子技术设计》和《国际电子商情》共同举办的“第18届电源管理论坛(秋季)——快充与无线充电”论坛上,现代单片机(ABOV)FAE技术经理舒洪明为我们介绍了Type-C PD快充的现状,并介绍了该公司相应的通用快充(UFC)方案。tM8esmc

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舒洪明介绍说,从锂电池的充电曲线看,它包括涓流充电、恒流充电、恒压充电、充电终止四个阶段。其中,恒流充电阶段聚集了电池能量的70%以上,这部分的大电流特性,支持快充。tM8esmc

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手机充电的电源转换过程是先将100V~220V的高压通过充电器降到5到20V,再经过手机端的DC/DC二次降压,降到3到4.4V。tM8esmc

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充电的电压电流从最开始的USB2.0的5V/50mA发展到BC1.2的5V/1500mA。随着智能手机的发展和电池电量的增大,出现了快充技术,它有两个方向:高压低电流,代表是QC;低压大电流,代表是VOOC。tM8esmc

随着Type-C的出现,USB推出了PD3.0,充电电压/电流达到20V/5A,最大输出功率100W,不但支持手机的快充,还支持笔记本、数码相机等的快充。tM8esmc

下面是各快充技术的对比。PD快充方案(基于Type-C接口)灵活性高,支持正反插,安全性和效率高,支持大功率(最大100W),电压调整幅度为20mV/格,电流10mA/档,但成本高,设计稍微困难。tM8esmc

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从目前的主流协议和接口看,三星、苹果和华为都有自己的协议。OPPO VOOC、MTK PE、Qualcomm QC等各家的协议都是基于各自的充电器和线材,充电参数不一,导致整个市场非常混乱。随着Type-C接口的推广和成熟,USB PD目前兼容所有主流协议,有望形成行业统一充电规范。tM8esmc

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优势:高通、中国工信部海尔实验室和苹果都开始兼容USB-PD协议,并且USB协会强制要求安卓7.0以后都必须与之兼容,因此USB-PD有望成为业界统一规范。tM8esmc

随着智能手机越来越多支持PD协议,截至2018年1月,已经有183款IC、136款快充产品获得PD认证。它的优势是:1.PD协议兼容其他家充电协议,并且加以优化和推广;2.高效、安全性非常好,因为是智能双向设备。tM8esmc

下面是现代单片机开发的demo板,包括一次侧AC-DC转换AB7440和二次侧DC-DC转换IC A94B316。它的优势是,兼容PD3.0,将同步整流(SR)和NMOS驱动电路集成了进来,获得PD2.0的认证(PD3.0认证正在进行中),在230V/5V时效率达到87%,待机功率在20mW。tM8esmc

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下面上半部是移动电源和车充方案,支持PD3.0,可同时识别一个Type-C和两个USB接口。下半部的无线充电方案将传统的无线发射和PD MCU集成到一起。支持PD快充,最大发射功率为15W。tM8esmc

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下面是现代的产品线。tM8esmc

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此外,该公司提供开发环境,包括8051软件仿真监控软件(最多可设置4个断点)、JIG板(带有PD模拟的板子)、PC端可视界面(通过UART和JIG板连接,再通过USB接口与开发板连接)。tM8esmc

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赵明灿
电子技术设计(EDN China)资深技术分析师。
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