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解读TI MaxCharge快速充电解决方案

时间:05-02 来源:互联网 点击:

  电池容量大了,充电时间怎么缩短?

  在介绍快充技术和TI MaxCharge快速充电解决方案之前,让我们先来回顾一下智能手机和过去几代电池的发展历程。智能手机经历了四代的发展后,电池容量终于有所突破。究其原因,并非是电池密度提升,而是因为手机屏幕变大后,电池的空间、容量也相应地得到了一点提升;其次,电芯电压有所提升,4.2V电池现在成为了4.3V,并且今年已经有很多厂商开始做4.4V电芯。

  发展到第五代智能手机,当电池容量能够做到3000mAh时,已经对整个系统架构都带来了挑战,原来的适配器已经落伍了。这是因为很多标配的适配器都是 5V/1A的,包括iPhone5s在内,这意味着其输出功率仅为5W。要给更大容量的电池充电,提升适配器的输出功率是非常必要的。

  那么,只要提升了适配器的功率,就能让电池充电速度加快吗?假设电池的容量只有200mAh,是不是用个大功率的适配器能够让充电更快?答案是否定的。在这个过程中有一个误区需要澄清一下,即:电池充电速度和电池大小没关系。正常情况下,大容量和小容量的锂电池,所需的充电时间是一样的。

  假设电池容量为3000mAh,如果用3000mA的电流给电池充电,那么1h就充满了,即充电速率为1C。而目前业界的标准要求充电速率为0.5C,即需要1500mA的电流充电,这样就要2h充满。当前市面上大部分的充电器都是以0.5C的规格来充电,这也是为什么几乎所有的手机、笔记本、平板电脑的充电时间都是2~3个小时。

  如果继续提升至较为安全的0.7C的充电速率,即充电电流=3000mAh×0.7C=2.1A。那么问题就来了,2.1A显然已经突破了当前适配器的最大电流(5V/1.5A)。由此可见,今天的适配器在电池容量提升到3000mAh时,会导致充电速率降低,延长充电时间。

  因此,探讨快速充电有两个问题需要重点把握,一是面对大容量电池如何提高充电速率,二是如何将充电时间进一步缩短。

  提升电流还是电压?

  为了加速手机充电速度,就必须在电池的充电功率上面下功夫。而为了达到大功率,根据功率=电压×电流,就意味着要在电压和电流这两个方面着手。当前市场上的快速充电解决方案,也不外乎是通过提升电流或是电压这两种方式来实现。

  因为充电线缆的粗细程度有一定的规定,这些连线普遍不能支持2A以上的电流。根据P=I2R,电流提升则要求线缆的阻抗更小,因此需要更换现有的硬件才能实现。

  提升电流方面典型的代表当属OPPO的VOOC技术,通过自有电路控制更大的电流稳定输入到手机上,同时还要保证手机电池的稳定以及电路的健康。这样一来,就需要定制的电源适配器以及特别的电路设计来实现,采用了VOOC技术的Find 7和一般手机有三个不同,一是电源适配器,一般手机上的适配器最大输出电流超不过2A,而OPPO为Find 7配备的适配器电流输出高达4.5A,同时它的体积也比一般充电器大很多,原因是内部电路丰富;第二是Find 7的电池上有八个触点,一般手机上只有四个;第三是手机的USB接口针脚为7pin,一般MicroUSB是5pin,这多出来的四个触点和两个针脚都是为VOOC服务的。

  为了在不增加 USB 连接器成本的情况下提供较高的充电功率,似乎提高输入电压是更为合乎需要的选项。这方面的代表是高通的Quick Charge,早在去年高通骁龙 800 处理器发布之际,高通就为这新一代的处理器升级了 2.0 版的快速充电技术协议。从之前在骁龙 S4 Pro 处理器搭载的 Quick Charge 1.0 升级至如今的 Quick Charge 2.0。

  这项技术能够将固定的直流电压转变为可变的直流电压,可以接受快速充电所需的高电压输入,从而达到提升手机充电功率完成充电提速的最终目的。通过采用 Quick Charge 2.0 技术的电源适配器,可以让搭载骁龙 800 处理器的智能手机,安全使用较大的充电功率来为手机提速充电。该项技术也是需要在充电器以及手机内部芯片上面做一定的处理,此外,它是与高通的处理器芯片捆 绑在一起的,目前还无法支持其他的处理器平台。

  那么,我们还能不能有更多的选择?

  TI MaxCharge快速充电解决方案

  TI刚推出的MaxCharge技术让人眼前一亮。与高通的做法一样,TI也是通过提升输出电压来减少充电时间。所不同的是,MaxCharge技术不需依赖处理器,可以独立识别并兼容普通的5V以及更高电压输出的专有适配器。

  MaxCharge技术最大的优势是能提升功率而不增加损耗,因为功率=电压×电流,在提升电压的时候功率也是提高的,但由于电流没有变,保持在2A以下,线缆、适配器接口都不需更换。

TI电池管理产品(BMS)

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