让手机电池快充更快更安全的设计秘诀 已关注 关注问答 8 人已关注

2017年04月10日-2017年04月24日 周军 分享到: 收藏 15

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如何能够快速的给移动设备充电,一直是行业关注的焦点。无论是手机终端还是芯片厂商都一直致力于此,期望尽可能的缩短手机充电时间。从2014年开始,各种充电标准、接口、充电方式、信号的采集和补偿等等,层出不穷,快充早已进入极其快速的发展阶段。

今天我们邀请到赛微微电子市场产品总监周军,和大家分享如何让手机电池快充更快更安全的设计秘诀。

专家介绍:
周军,10年以上电池和电源产品开发和管理经验,拥有多项国内外专利,专注于电池管理和消费类电源应用市场,定义的产品累计出货超过5亿只。

提问的范围列举:
1. 快充技术目前都有哪些协议?
2. 快充技术怎样提高电池的充电速度?
3. 如何实现快充?一般需要考虑哪几个方面设计考量?
4. 如何确保快充的安全?
已结束
  • 周老师,请问快充对电池组寿命有很大影响么?
    如果不是对电池组寿命有影响,为什么从oppo充电五分钟通话两小时这样的广告都过去几年了,快充技术还没有广泛应用啊?
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    两方面的原因,一是成本,二是专利。OPPO的充电环路,从充电器、通讯芯片到USB口和线材都是特别定制的,充电环路和电池(以及电池接口)也都经过特别的优化,无论是研发成本还是实际的材料成本都很高,一般的厂商并不愿意甚至不能承担。二是专利,OPPO是第一家做低压快充的公司,有很多的专利,在去年之前,并没有特别好的方式来规避其专利。
  • 快充技术哪种方案更好,更安全
    快充技术目前大致可以分为两类:一是提高电流的方案;二是提高电压的方案。请问老师,哪种方案在未来的普及前景更广,更安全。
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    “提高电流”,目前有两种方式,一种是使用普通大电流switching charger,比如标称3A的charger,这种方式会导致手机端很大的发热,电流并没有办法做的太大,无法达到目前所定义的快充要求。另一种是低压大电流快充,典型是OPPO,有较大的推广前景。
    “提高电压”,也有两种方式,一种是MTK PEP2.0/高通QC2.0/QC3.0等,这种方式并没有办法解决手机端发热的问题,充电电流同样无法做的太大。另一种方式是Type C PD(和PEP3.0/QC4.0),通过调整adapter的输出电压,结合充电管理芯片(charger),实现大电流快充。目前看来,这种方式有更大的推广前景。
  • 增加电压应该对电池损坏很大吧
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    不会。增加的电压都是在手机的输入端,从手机的输入端到电池之间,会有充电管理芯片(charger),来进行电压和电流的调节,电池端的电压,都会是4.5V以下的低压。
  • 高通的QC2.0,MTK的PE,VOOC这三家的特点和有什么不同呢?
    高通的QC2.0,MTK的PE,VOOC这三家的特点和有什么不同呢?
    赛微微有相应的产品和方案吗?
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    QC2.0是高压充电,有固定的几个电压平台。自有协议。
    MTK的PE,线性调节充电器电压输出,不支持高压。自有协议。
    VOOC,低压直充,不支持高压。自有协议。
    QC和MTK的方案,现在已经更新了很多,最新的是QC4.0和MTK PEP3.0。
    赛微有针对快充技术的整套解决方案,包括专利的充电管理芯片、电量计、电池采集和加密芯片等。
  • 实现快充的需要具备的条件是什么,需要哪些支持?
    请问一下周总,实现快充的需要具备的条件是什么,需要哪些支持?
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    快充的实现,需要多方的配合,大概可以分为3个部分,一是充电器(即墙插,需要ACDC芯片和协议芯片),二是充电器的充电管理(需要充电管理芯片和协议芯片),三是电池端(需要电池信息采集芯片或电量计)
  • 周老师,请问快充技术的先进与否取决于什么呢?
    周老师,请问快充技术的先进与否取决于什么呢?
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    这个好像没有明确的标准,按我的理解,能够大电流充电的同时并解决发热问题,就是先进的技术。
  • 电池不是都有寿命吗?
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    是的,一般指循环寿命。用“多少后循环后电池剩余容量大于80%”来表征其寿命特性。
  • 请问有没有不需要单片机设置参数的快充IC芯片?请介绍一下。
    请问有没有不需要单片机设置参数的快充IC芯片?请介绍一下。
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    目前看到的主流大电流(2.5A以上)快充IC,均需要经由外部控制器设置参数。电流小些的充电IC,有直接通过外部阻容设置参数的。
  • 可怕的无线充电充电曲线
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    如上图,这个充电曲线很可怕啊,TI之前的那次QC3.0的研讨会上,也介绍了充电技术,我貌似记得当时说OPPO采用的就是TI的方案,前面大电流充电速度比较快,后面恒压小电流,拓展了大电流充电范围后,但是也总共大概需要70min才行,如橙色曲线。
    OPPO的这个15min充满(绿色曲线)的技术也是来自于TI么?有相关介绍么?想了解下。谢谢。
    展开∨
    这涉及到两方面的内容,一是快充协议,比如PD、QC等,另一个是充电IC,目前OPPO使用的充电IC的确是TI的芯片,但是并不是TI的快充协议和技术。多说一句,仅仅有快充协议和快充IC,也还是需要手机厂商做特定的优化才能达到理想的效果。
    对于充电的速度,你其实已经发现了,大电流CC占一部分时间,CV(恒压小电流)阶段也会占用很大一部分时间,但是OPPO 15min这个,是不是省去或缩减了CV阶段?
    15min的这个充电曲线,无论协议还是充电IC,均不是TI的。
  • 周老师你好,快充技术目前有QC、PD和AFC三大标准,这些标准协议都是不分伯仲的吗?
    周老师你好,快充技术目前有QC、PD和AFC三大标准,这些标准协议都是不分伯仲的吗?
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    这几个协议都有过个好几个版本,中间来来回回,各有伯仲。不过QC得益于高通庞大的市场体量和客户群,在量产手机中,目前普及率最高。PD后来居上,正在发力阶段,目前看起来PD最为完善,也会收编其他协议,最新的QC4.0已经兼容PD的标准了。
    AFC(三星),FCP(华为)等,都是自有协议,还没有形成趋势,即使是带这些协议的手机,大部分都还是会同时兼容QC或PD标准。
  • 周先生,请问快充技术既然这么好,为什么在苹果的手机上还没有普及呢?
    周先生,请问快充技术既然这么好,为什么在苹果的手机上还没有普及呢?按理说,苹果手机的待机时间一直不太乐观,为什么苹果不使用快充技术呢?是因为快充技术有什么缺陷吗?
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    多方面的原因,但并不是协议有缺陷。苹果体系本来就封闭(但有量支撑),又有小巧的lighting接口(接口还有外卖的收入,这可是很大一笔钱),苹果充电协议电流最大可以到2.4A(新的iphone 6/7 Plus就可以支持,充电速度也够快),等等其他原因,所以对苹果手机来说,上快充协议的驱动力并不大,除非有其他的限制。
    但其他产品上,比如MAC BOOK,用的就是PD的高压快充协议。
  • 请问手机在快充的条件下,手机发热安全性能怎样解决的,你们做的电池快充技术,是不是对任何手机有通用性,有什么新技术和优势?
    请问手机在快充的条件下,手机发热安全性能怎样解决的,你们做的电池快充技术,是不是对任何手机有通用性,有什么新技术和优势?
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    对手机本身并没有限制,什么手机或设备都可以用。但在手机设计过程中,需要优化多个模块,比如Adapter,充电环路、电池以及电池信息采集电路、各模块之间的协同等等。并不是说随便拿一部手机,把我们的充电IC或者电量计芯片贴上就能快充了。
    充电发热,是由于电源转换过程中的效率折损,电流越大,耗散功率越大,发热越严重。那,把这部分的发热源,挪到其他地方(adapter中),就可以彻底解决发热的问题了。这也是目前很火的,低压快充/charge pump快充技术的优势。
  • 我想问一下,为啥我的iPhone6经常显示的电量不准呀,很多时候就突然关机了,一插上充电器,电量又会显示百分之四五十
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    这个主要是电池电量的问题,和快充技术本身并没有关系。去年年底闹得沸沸扬扬的苹果“冻关机”“换电池”等问题,大部分都是由于电量计不准、或无法准确测量老化及低温下电池容量所导致的。用一个高精度的电量计即可以解决这部分的问题。电量计算是赛微公司的强项,我们的电量计产品每个月百万级别的出货,有兴趣的话你可以了解下。
  • 周老师,看你前面的回答,OPPO展示的15min充满有可能并没有充满是吗?那手机显示100%电量是假的吗?
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    并不能这么说。我无法告知你具体的细节,但从图形上看,的确没有传统的CV充电阶段。这有两种可能,一是使用新型的充电技术,比如脉冲充电,理论上,这的确可以增加末端电流,缩短CV时间;二是直接用CC截止点(或分段后的CC截止点)作为电池容量的满充点,定义这个点为100%容量也是没有问题的,虽然电池还能充进去电,但并不能说100%是假的。
  • 采用大约2000mA时的电池,需要每天充一次电,是否建议使用快充?
    你好,周工。我们现在要做的产品,采用大约2000mA时的电池,需要每天充一次电,是否建议使用快充?
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    这个要看产品定义或者客户的要求。如果客户能接受4~5个小时充满,那用大几百mA的充电电流就可以
  • 松湖追梦 发表于 2017-04-18 13:26
    我想问一下,为啥我的iPhone6经常显示的电量不准呀,很多时候就突然关机了,一插上充电器,电量又会显示百分之四五十

    使用快充电量会有所虚高,这是电池内阻造成的。你的问题电池寿命快到期,内阻变大了。
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  • elecfansor 发表于 2017-04-21 18:57
    你好,周工。我们现在要做的产品,采用大约2000mA时的电池,需要每天充一次电,是否建议使用快充?

    一般电池是0.5C冲电,好一点的电芯可以1C充电,但要注意控温,大于1C的要使用特殊材质的电芯,能不能快充最关键的是电芯,控制IC什么的只是把充电速率做的越接近最大值的安全边缘。
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  • jjll652 发表于 2017-04-13 18:30
    周先生,请问快充技术既然这么好,为什么在苹果的手机上还没有普及呢?按理说,苹果手机的待机时间一直不太乐观,为什么苹果不使用快充技术呢?是因为快充技术有什么缺陷吗?

    问得好,像苹果手机电池容量一般就1500-2500左右用1A,2A已经是接近1C的速率充电了,再大就要炸鸡了。快充要么是高压充或低压大电流,无非就是再原来线性充电基础加了D2D和协议识别电路来提高充电效率,减少发热并做识别快充支持的判断。其实没什么,要是能把电芯内阻做到极小,能量密度极高,还谈什么快充,直接秒冲。
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  • 许杰玲 发表于 2017-04-24 10:41
    问得好,像苹果手机电池容量一般就1500-2500左右用1A,2A已经是接近1C的速率充电了,再大就要炸鸡了。快充要么是高压充或低压大电流,无非就是再原来线性充电基础加了D2D和协议识别电路来提高充电效率,减少发热并做识别快充支持的判断。其实没什么,要是能把电芯内阻做到极小,能量密度极高,还谈什么快充,直接秒冲。

    容量大一點,電壓高一點。
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