基于XPM6320實例淺析智能手機快充技術應用與發展趨勢

摘 要

智能手機快速發展，快速充電技術應運而生，快速充電協議五花八門，勢必加速快速充電標準化、快速充電電源管理芯片功能集成化的發展。

【關鍵詞】智能手機 快速充電技術 快速充電協議

在信息技術高速發展的今天，智能手機的發展也日新月異，手機已經從當年的奢侈品成為了必需品。手機硬件從早期的單核、雙核進化到了如今的多核時代。智能手機屏幕越來越大，功能越來越豐富，而消費者對手機續航能力的要求也越來越高。相比手機的飛速發展，電池技術的進步就可謂“龜速”了。在電池技術無法取得突破性發展的今天，充電寶和增加電池容量無疑成為了最簡單有效的解決方案。

不管是充電寶還是增加電池容量，帶來的都是需要長時間充電的等待，以往長時間等待充電的劣質用戶體驗同時也加速了“充電五分鐘，通話兩小時”的快充時代的到來，隨著用戶體驗逐漸成為手機的競爭核心力，未來也會有更多的智能手機搭載快充技術，快速充電技術可以說是最佳以及最合理的續航解決方案。

由于快充協議的多樣化，帶來的是市場上適配的快充協議芯片五花八門。本文主要先闡述目前市場流行的快充協議，然后結合現有快充協議技術方案實例做進一步的剖析，為往后智能手機快充技術發展方向提供一個值得借鑒的參考。

1 時下流行的快充模式

目前在電源領域內的快充協議各式各樣：Quick ChargeTM（QC2.0， QC3.0，QC4.0）、USB Type-CTM、USB Power Delivery（USB PD）、Pump ExpressTM/ Plus 、FCP、AFCP、SFCP及大手機市場自行開發的快充協議。協議包羅萬象，究其根本無非是在現有Micro USB的基礎上，或以高壓低電流，或以低壓大電流，以達到實現快充的目的。不管是高壓通過充電器降壓直接給到電池額定電壓充電，還是低壓直接進來通過大電流直接給電池充電，勢必都會對充電器和手機電池產生比較大的熱量功耗，而這種功耗也會對電池的使用壽命造成極大的傷害。圖1是經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等多種協議的快充方案分析研究

基于現有快充協議各式各樣，兼容眾多快充協議的方案自然會受市場熱捧。本文分析方案，富滿電子研發生產的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議的移動電源管理芯片。

（1）XPM6320內置同步開關架構的鋰電池充電管理系統。該系統由5套獨立的控制環路組成，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個參數對功率開關管進行PWM調制，從而形成高性能的充電系統，便易實現電池充電三個階段：涓流充電，恒流充電，恒壓充電，簡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階段的電流值。同時芯片內部的輸入、輸出控制環路對輸入電壓、輸出電壓、電池電壓等信號采樣反饋，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。

（2）XPM6320芯片的一組USB數據通訊接口DP/DM采集外部設備訊號，進行各種快充協議握手，響應相應的快速充放電請求，達到5V/9V輸入快速充電，5V/9V/12V輸出快速放電目的；根據USB Type-C 協議， XPM6329通過CC 引腳來完成插拔檢測，方向識別，角色識別以及電流能力通訊。

（3）XPM6320還可以通過內組的功能復用腳與外部MCU進行I2C通訊，外擴各種快速充電協議。

3 透過基于XPM6320的實踐案例窺探未來快充技術的發展

隨著USB-IF組織對USB PD3.0的發布和更新，并明確規定，USB接口不允許通過非USB PD的協議來實現電壓調整。快速充電標準，未來的發展趨勢有望趨向于逐步的統一。未來PD的發展，應該會在3V～21V電壓范圍內，盡量去實現恒壓、恒流、恒功率多方式可調。順應市場的需求，電源管理IC未來的發展也會趨向于高集成、多功能發展，不再局限于單一功能的簡單升壓或者降壓，而是趨于單顆IC就能實現升壓、降壓、升降壓多功能自由切換。顯而易見，不管是市場需求還是技術的發展，都在逐步趨向于歸一化的方向發展。

參考文獻

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作者簡介

劉文俊（1984-），男，湖北省仙桃市人。碩士研究生。深圳市富滿電子集團股份有限公司研發經理。研究方向為大規模數模混合片上系統（SOC）的研究與設計。

作者單位

深圳市富滿電子集團股份有限公司 廣東省深圳市 518040endprint