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行业研究报告_手机快速充电器

2016/10/26 | 来自:技术质量部

业:手机快速充电器

n 市场前景: 

全球市场研究机构TrendForce的最新报告显示,2015年全球智能手机出货量为12.93亿支,年增长 10.3%,其中来自中国地区的手机品牌合计出货量高达5.39亿支,占全球比重超过四成,与三星、苹果总和的5.47亿支在伯仲之间。TrendForce预估 2016 年中国品牌出货将超越三星、苹果总和,全球市占比来到 45%。另外,智能手机厂商市场份额排名方面也发生了不小的变化,三星和苹果依然保持着出货量的前两把交椅,市占率分别为24.8%和17.5%,排名第三的是国产厂商华为,市占率为8.4%。此外,国产手机也囊括了全球前十大手机品牌中的7个席次,可见国产智能手机已经占据了半壁江山。更大的屏幕、更高的分辨率以及更加高速处理器让现今的智能手机发展速度显得异常惊人。不过这一切都是以更高的电池消耗速度为代价。

手机电池技术依旧没有突破性进展的情况下,快速充电另辟蹊径,在相当短的时间内便可让手机“复活”,保证用户的正常使用。而随着快充技术的成熟,越来越多的手机配备了快充功能。目前主流手机市场,快充已经成为智能手机标准配置。所以手机快速充电器的市场容量是可观的。

n 工作原理:

所谓快速充电就是在单位时间内向锂电池注入更多的电荷来缩短充电的时间,要达到这个目的,无非就是要提高充电的电压或者电流,但是,简单的提高充电电压或者提高充点电流,会带来发热,能量的损耗,电池的加速老化,甚至安全方面的隐患,所以,真正有效的快速充电技术是在不给电池造成损害的情况下,根据锂电池的充电过程的固有特征,实时调节充电电压和电流,尽可能提高能量的传输效率,实现快速充电,目前所使用的锂电池快速充电技术也是基于此原理。

快速充电方案包含两个部分,充电器部分和电源管理部分,电源管理部分的芯片置于移动智能终端内,有独立的电源管理芯片,也有的直接集成在手机套片中,电源管理芯片对锂电池的整个充电过程实施管理和监控,包含了复杂的处理算法,锂电池充电包括几个阶段:预充阶段、恒流充电阶段,恒压充电阶段、涓流充电阶段,充电管理芯片根据锂电池充电过程的各个阶段的电器特性,向充电器发出指令,通知充电器改变充电电压和电流,而充电器接收到来自充电管理系统的需求,实时调整充电器的输出参数,配合充电管理系统实现快速充电。 

                                                              快速充电器原理

现有快速充电方案介绍:

快速充电技术的实现,依赖于芯片组的开发,尤其是电源管理芯片的算法、方案和电路结构,直接影响到充电的时间和效率,目前行业推出了多种快速充电的方案和芯片组。

1、高通 Quick Charge技术

鉴于高通在智能手机方面得天独厚的优势,率先在快速充电领域推出其标准和方案,从 Quick Charge1.0开始,今年又发布了 Quick Charge3.0,并在骁龙 800处理器上集成了快充技术的电源管理模块。 Quick Charge3.0 Quick Charge1.0的充电速度快了近 1倍,而且在 Quick Charge2.0所使用的 4档电压( 5V9V12V20V)的基础上,以 200mV为一档,提供从 3.6~20V整个范围内更加灵活的选择,预计在 2016年一季度就会推出 3.0的商用产品。高通 Quick Charge技术,还是采用标准的 micro 5pin USB接口,电源管理芯片和外部的充电器通过 USB的数据线 D+ D-来传输控制信令,所以在充电器端会有一个信令解码芯片,与移动终端的快充电源管理单元完成控制信令的交互,完成快速充电的整个过程,如果移动终端不含快速充电管理单元,充电器就会以常规的 5V为移动终端充电,同样,用普通的 5V USB充电器为含有快速充电模块的移动终端充电,也一样的可以完成,当移动终端检测不到充电端信令解码器,就不会开启快速充电模式,采用普通的 5V模式完成充电,所以 Quick Charge技术具备非常好的兼容性。 

 


                                                             QC2.0充电器原理图调压部分

2、联发科 PumpExpress技术

联发科 Pump Express和高通的类似,采用传统的 micro 5pin USB充电接口, Pump Express协议控制器置于移动终端的 PMIC单元, PMIC单元发出脉冲电流指令通过 USB Vbus传送给充电器,充电器依据指令调整输出电压,最大的输出电压是 12V。已经在 MT6595 MT6732手机平台集成了 Pump Express快速充电管理单元。 Pump Express目前有两种技术规格,功率小于 10W Pump Express和大于 15W Pump Express Plus在充电器端 Pump express利用了 VBUS上的电流的变化来不断调整恒流阶段的充电电压的,当次级线圈接上负载后,会导致初级线圈的电压和电流产生变化,这个原理也叫负载调制 

3Ti MaxCharge技术

德州仪器也于 2015年上半年发表自有快充通讯协定--MaxCharge,并导入其锂电池充电芯片,有更高设计弹性及锂电池控制效能,让系统厂能以分离式设计导入手机或平板,提高耐电压、耐电流和动态功率控制能力,给锂电池充电的最大电流可以达到5A,具有较高的能量转换效率,减少了充电发热现象,由于分离式设计带来的灵活性,很受业内尤其是 OEM欢迎,同时,独立的快充充电芯片亦有更多空间增添路径管理(PowerPath)、过电压/过电流/过温度保护与电量监控计等功能区块,并能加入各种演算法建立充电模型,以动态调配输出功率,确保电池使用寿命和安全性,与现有的充电器比较,MaxCharge充电时间可以缩短一半以上。 

4OPPOVOOC闪充技术 

VOOC闪充技术是 OPPO自主研发的快速充电技术,其他提升电压的技术不同, OPPO采用了 5V大电流输出,从而提升充电速度。 OPPO Find 7上首次尝试自主研发的 VOOC闪充技术,输出规格为 5V/4.5A(22.5W),实际测试确实效果突出,从 23%充到 100%只用了一个小时。 OPPO N3则配备了全新升级和改良的二代 VOOC闪充,输出规格提升到5V/5A(25W),官方称 30分钟即可完成从 0-75%的快速充电。作为 OPPO的独门绝技,该充电技术是一整套定制的电路、电芯、接口、数据线,配以智能 MCU芯片的适配器,并不适用于其他手机。 

5Apple 20V快充技术

美国专利与商标局公布的一项苹果专利申请文件显示,未来 iOS或将配备输出 6V 20V的充电器,打破现在 5V的充电器限制。这意味着苹果要在 iOS设备中配备 “超级电池 ”。苹果在专利申请描述中表示,造成目前充电时长从 1小时到 3小时不等的主要限制因素是 5V的电压。随着未来更大容量的电池将会成为标准配置, 5V明显不能满足顾客快速充电的需求。专利示意图中显示, iPhone可以使用最高 20V的充电器来充电,这一项专利申请是 2013年第四季度提交的。 

6USB3.1 PD充电规范 USB标准化团体 USB应用者论坛 (USB-IF),在 2014 4月于深圳举行的英特尔开发者会议深圳 IDF 2014上公开了 “Type-C”的解决方案。USB 3.1Type-C是全新设计的接口样式,大小有些类似 MicroUSB,但是上下两端是完全一样的,也就是不再区分正反面,两个方向都可以插入。这和苹果的 Lightning闪电接口是一个思路。 Type-C还支持较以往提高了供电能力的 “USB Power Delivery Specification (USB PD)”USB PD根据可供给的电力设定了 10W18W36W60W100W五级规格。

综上,快充相比与传统充电器,功率和效率都有了新的要求。原边开关管多采用较大电流和电压的MOSFET产品,副边除了少数客户采用低VF二极管整流外,更多的是采用低压MOSFET同步整流。

             肖特基整流图                            MOEFET同步整流

n 主要媒体:

媒体名称

媒体网址

手机之家

http://www.imobile.com.cn/

手机中国

http://www.cnmo.com/

n 主要展会:

展会名称

展会地址

展会网址

2015深圳手机展

深圳会展中心

http://www.0755hz.cn/

2015上海手机展

上海新国际博览会展中心

http://www.0755hz.cn/

 

n 主要品牌(2015年十大品牌):

品牌

公司名称

公司地址

公司网址

苹果

苹果公司

美国加利福尼亚州库比蒂诺

http://www.apple.com/cn/

IT-CEO

深圳市中远航科技有限公司

深圳市宝安区沙井街道洪田榕树路1号厂房1-4层

http://www.it-ceo.cn/

三星

三星电子

韩国京畿道城南市盆唐区书岘洞263号三星广场大厦

http://www.samsung.com/

小米

北京小米科技有限责任公司

北京市海淀区清河中街68号

http://www.mi.com/

酷派

酷派集团有限公司

中国广东省深圳市南山区高新技术工业园北区酷派信息港1栋6层

http://www.coolpad.com/

OPPO

广东欧珀移动通信有限公司

广东省东莞市长安镇乌沙海滨路18号

http://www.cjol.com/

魅族

魅族科技有限公司

中国广东省珠海市科技创新海岸魅族科技楼

http://www.meizu.com/

HTC

宏达国际电子股份有限公司

中国台湾新北市新店区中兴路三段88号

http://www.htc.com/cn/

华为

华为技术有限公司

中国深圳市龙岗区坂田街道华为基地

http://www.huawei.com/cn/

品胜

广东品胜电子股份有限公司

深圳市龙岗区横岗镇六约牛始埔金塘工业区勤富一街9号

http://www.pisen.com.cn/

n 主要板厂:

公司名称

公司地址

公司网址

深圳航嘉驰源电气股份有限公司

深圳市龙岗区坂田街道雪象村航嘉工业园

http://www.huntkey.com/

深圳欧陆通电子有限公司

深圳市宝安区西乡街道洲石路111号富源工业城C7栋、C8栋

http://www.honor-cn.com/

冠德科技(深圳)有限公司

中国广东省深圳市光明新区松白工业园C区1号楼

http://www.twktec.com/

惠州天宝电子有限公司

广东省惠州市水口镇祥和大道29

http://tianbao.solarbe.com/

雅达电子(罗定)有限公司

广东省罗定市附城镇宝城东路68号

http://www.emerson.com/

摩米士科技(深圳)有限公司

深圳市深南大道7006号万科富春东方大厦7楼

http://www.momax.net.cn/

东莞市海陆通实业有限公司

广东省东莞市黄江镇长龙村新风街18号

http://www.all-round.com.cn/

深圳市元创时代科技有限公司

深圳市龙岗区中海信科技城14A栋9楼 (原总部经济中心)

http://www.orico.com.cn/

江苏辰阳电子有限公司

江苏省丹阳市蒋墅经济开发区

http://www.chenyangelec.com/

n 主要方案公司

公司名称

方案名称

器件种类

器件型号

器件品牌

Dialog 

(iWatt)

iW1788-00 For 15W MTK_PE+ Fast Charge

IC

iW1788

iWatt

MOSFET

IPU60R600C6

英飞凌

肖特基

PT20L80SP

快恢复

FR207

iW1780-04+iW626-04 For QC2.0 Design(5V/1.6A,9V/1.6A,12V/1.2A)

IC

iW1780

iWatt

MOSFET

FTU06N70

肖特基

PT12Y100SP

快恢复

FR207

iW1780-01+iW626-00 For QC2.0 Design

(5V/2A,9V/1.67A,12V/1.25A, SR)

MOSFET

FTU06N70

MOSFET

BSS123

MOSFET

AO4292

AOS

快恢复

FR207

iW1699B-05+iW671 For 5V/3A Charger Design

IC

iW1699

iWatt

MOSFET

AOI7N65

AOS

MOSFET

AON6246

AOS

快恢复

FR207

BCD

AP3776B+APR34309C

IC

AP3776B

BCD

MOSFET

SW6N70

芯派

MOSFET模块

AP3415

BCD

n 品牌客户主要器件信息:

品牌客户

产品规格

器件种类

器件型号

器件品牌

华为

5V/2A

MOSFET

SW6N70

芯派

MOSFET模块

AP3415

BCD

LG

5V/1.8A,9V/1.8A

IC

SC1262K

PI

MOSFET模块

AM0126

东芝


n 拆机报告粘贴

拆机报告

一、 样机资料

样机类别

快速充电器(整机)

样机品牌

样机型号

HW-050200U01

样机购买日期

样机产地

华为

拆机时间

2016年1月19

样机规格

5V/2A

报告编码

二、 主要半导体器件和点解电容清单

序号

类别

型号

封装形式

用 途

数量()

生产厂家

1

MOSFET

SW6N70

TO-251

主开关管

1

芯派

2

贴片桥堆

ABS210

MB6S

工频整流

1

PYEJG

6

驱动IC

AP3776

SOIC-8

控制驱动

1

BCD

7

控制IC

AP3415

SOIC-8

控制驱动

1

BCD

8

固态电容

511Z 470 6.3

6.3×8

输出滤波

1

---

三、整机照片图

 

四、电路原理框图

 

五、电路原理

    主控电路AP3776工作在CV、CC工作模式,电路拓扑形式为PSR反激电路,无Opto-coupler反馈,配以AP3415进行次级同步整流。

    从L-N之间加入85V~265V  50/60Hz的交流电,经ABS210整流桥整流成动直流,经C1L1C2、L2滤波成平稳直流电压。由控制驱动ICAP3776控制开关管Q1---SW6N70按需要开关,产生脉冲电流,通过脉冲变压器T1将能力传递到变压器的次级;经控制IC---AP3415整流,C21、C22滤波后输出稳定直流。变压器TR1有一个辅助绕组,输出的信号一方面通过R7R8、R8A分压后送到ICFB脚,为IC提供输出状态反馈信号;另一方面通过D1整流,为IC提供工作电源。C3是IC电源的滤波电容。C5、D2、R11和R12组成缓冲期电路,吸收部分开关管关断时变压器中的能力,避免开关管上的电压过高。控制驱动IC通过检测EM上的电流,判断开关管流过的电流状态,配合FB脚的反馈信号控制输出电压和电流在设计要求范围内。

、华为产品可代替明细

器件型号

主要参数

华微型号

  

SW6N70

700V6A

JCS6N70VC 

VDSSIDRDS(on) QgTO-251

511Z 470 6.3

470μF 6.3V

HS* 470 6.3V

固态电容

 

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