基于XPM6320实例浅析智能手机快充技术应用与发展趋势

摘 要

智能手机快速发展，快速充电技术应运而生，快速充电协议五花八门，势必加速快速充电标准化、快速充电电源管理芯片功能集成化的发展。

【关键词】智能手机 快速充电技术 快速充电协议

在信息技术高速发展的今天，智能手机的发展也日新月异，手机已经从当年的奢侈品成为了必需品。手机硬件从早期的单核、双核进化到了如今的多核时代。智能手机屏幕越来越大，功能越来越丰富，而消费者对手机续航能力的要求也越来越高。相比手机的飞速发展，电池技术的进步就可谓“龟速”了。在电池技术无法取得突破性发展的今天，充电宝和增加电池容量无疑成为了最简单有效的解决方案。

不管是充电宝还是增加电池容量，带来的都是需要长时间充电的等待，以往长时间等待充电的劣质用户体验同时也加速了“充电五分钟，通话两小时”的快充时代的到来，随着用户体验逐渐成为手机的竞争核心力，未来也会有更多的智能手机搭载快充技术，快速充电技术可以说是最佳以及最合理的续航解决方案。

由于快充协议的多样化，带来的是市场上适配的快充协议芯片五花八门。本文主要先阐述目前市场流行的快充协议，然后结合现有快充协议技术方案实例做进一步的剖析，为往后智能手机快充技术发展方向提供一个值得借鉴的参考。

1 时下流行的快充模式

目前在电源领域内的快充协议各式各样：Quick ChargeTM（QC2.0， QC3.0，QC4.0）、USB Type-CTM、USB Power Delivery（USB PD）、Pump ExpressTM/ Plus 、FCP、AFCP、SFCP及大手机市场自行开发的快充协议。协议包罗万象，究其根本无非是在现有Micro USB的基础上，或以高压低电流，或以低压大电流，以达到实现快充的目的。不管是高压通过充电器降压直接给到电池额定电压充电，还是低压直接进来通过大电流直接给电池充电，势必都会对充电器和手机电池产生比较大的热量功耗，而这种功耗也会对电池的使用寿命造成极大的伤害。图1是经过各方研究获取的减少这种伤害采取的途径之一。

2 集成QC2.0/3.0、TYPE C、BC1.2、FCP、AFC等多种协议的快充方案分析研究

基于现有快充协议各式各样，兼容众多快充协议的方案自然会受市场热捧。本文分析方案，富满电子研发生产的XPM6320快速充放电高集成电源管理芯片，集成了多种快速充电协议的移动电源管理芯片。

（1）XPM6320内置同步开关架构的锂电池充电管理系统。该系统由5套独立的控制环路组成，通过采样输入电压、输入电流、电池电压、电池充电电流和芯片温度共5个参数对功率开关管进行PWM调制，从而形成高性能的充电系统，便易实现电池充电三个阶段：涓流充电，恒流充电，恒压充电，简单通过更改外围的电阻值便能分别精确控制电池充电三个阶段的电流值。同时芯片内部的输入、输出控制环路对输入电压、输出电压、电池电压等信号采样反馈，给电路提供了输入过压/过流、充电过流/过压、输出过压、电池短路等多种可靠性功能保护。

（2）XPM6320芯片的一组USB数据通讯接口DP/DM采集外部设备讯号，进行各种快充协议握手，响应相应的快速充放电请求，达到5V/9V输入快速充电，5V/9V/12V输出快速放电目的；根据USB Type-C 协议， XPM6329通过CC 引脚来完成插拔检测，方向识别，角色识别以及电流能力通讯。

（3）XPM6320还可以通过内组的功能复用脚与外部MCU进行I2C通讯，外扩各种快速充电协议。

3 透过基于XPM6320的实践案例窥探未来快充技术的发展

随着USB-IF组织对USB PD3.0的发布和更新，并明确规定，USB接口不允许通过非USB PD的协议来实现电压调整。快速充电标准，未来的发展趋势有望趋向于逐步的统一。未来PD的发展，应该会在3V～21V电压范围内，尽量去实现恒压、恒流、恒功率多方式可调。顺应市场的需求，电源管理IC未来的发展也会趋向于高集成、多功能发展，不再局限于单一功能的简单升压或者降压，而是趋于单颗IC就能实现升压、降压、升降压多功能自由切换。显而易见，不管是市场需求还是技术的发展，都在逐步趋向于归一化的方向发展。

参考文献

[1]程奔宇.浅析快速充电技术在智能手机的应用[J].科技创新与应用，2014（17）.

[2]尹淑红.论手机的发展——智能的未来[J].湖北成人教育学院学报，2012（05）：152.

[3]雷源春.智能手机快速充电技术的实践与研究[J].中国知网，2014.

[4]中国信息产业部.移动通信手持机充电及接口技术要求和测试方法[Z].YD/T 1591-2006.

[5]王丽英.快充将成为智能手机标配，充电速度与安全性并重[J].今日电子，2015（07）：10.

作者簡介

刘文俊（1984-），男，湖北省仙桃市人。硕士研究生。深圳市富满电子集团股份有限公司研发经理。研究方向为大规模数模混合片上系统（SOC）的研究与设计。

作者单位

深圳市富满电子集团股份有限公司 广东省深圳市 518040endprint