快速充电和RF无线充电成新宠

作者 王莹

　　不久前，Dialog公司在深圳举办了充电技术研讨会，介绍了手机等移动产品用AC/DC、DC/DC充电与电源管理新品，以及RF无线充电方案。Dialog公司CEO(首席执行官)Jalal Bagherli博士称，该公司在PMIC(电源管理芯片)市场占有约20%的智能手机市场份额。专利的RapidCharge技术占有约70%的智能手机电源适配器市场份额。此外，公司还有全新的RF无线充电和GaN电源适配器等技术。

针对RapidCharge的AC/DC电源转换器

　　早期的便携式电源适配器采用分立器件的解决方案。由于更高性能的智能手机不断采用更大容量的电池，就需要更高功率的适配器(如图1)。

　　据Dialog公司估计，快充是增长最快的AC/DC市场(如图2)，从2015到2019年间的年复合增长率达68%。快速充电技术之所以发展，因为克服了USB连接器的局限性，能够以更快速度对较大的移动设备进行充电。

　　通常电源适配器的大小由两个因素决定：1.内部元件的物理尺寸，2.在转换过程中散掉由于功率损耗所产生热量的能力。因此，更高的功率密度需要更小尺寸的元件和更有效的解决方案。

　　传统的电源适配器正向智能电源适配器转变，主要特征是按需提供更高的电压，另外，高集成度的有源解决方案正不断取代浪费能源的无源器件。

　　另外，快速充电市场也涌现了各种快充协议，主要有三大类：1.芯片组供应商高通的QuickCharge QC2.0和QC3.0，联发科技的Pump Express、Pump Express+和Pump Express+ 2.0。2.OEM(原设备厂商)部署各自专用协议，例如三星和华为。3.USB-PD，最初是针对计算机设备而设计，现在已在移动设备中应用。

　　Dialog是快充市场的先驱，搭载高通和联发科技快充协议的产品率先上市，是率先提供华为FCP专有快充技术的企业，率先出货5亿单元的快充芯片组，被设计到首批针对移动市场的USB-PD(供电)电源适配器中。

　　快充的另一大挑战是所有OEM厂商都关心保护和安全问题。Dialog专有的SmartDefender技术能够在发生故障时降低功率，这样可以降低线缆和连接器过热的风险，已应用于Dialog所有RapidCharge产品中。

　　在USB PD接口产品方面，“Dialog的iW656是首款针对便携式电源适配器优化的USB PD，”公司高级副总裁兼电源转换业务部总经理Davin Lee说。优势是取消了不适用于电源的功率，例如音频模式;并且为低成本而进行了优化。

针对移动系统的DC/DC电源管理

　　据IDC报告，2015年~2019年可服务市场以15%的年复合增长率增长(图3)。不断提高的处理器性能和优化的尺寸，推动扩大PMIC可服务市场。Dialog高级副总裁兼移动系统业务部总经理Udo Kratz称，在此方面Dialog的突破性技术是超高效电池充电。

　　多年来，Dialog在PMIC方面有一些旗舰产品和重要合作。例如，2013年Dialog推出用于多核处理器的DA9210可扩展PMIC，采用了行业领先的12A多相架构。2015年推出DA9214旗舰PMIC，采用20A多相。2017年推出全球首款10A、98%效率的无电感电源转换器DA9313。2017年还与展讯通信公司在混合信号领域建立战略合作伙伴关系，Dialog SC2705 PMIC采用SC9861G芯片组。

　　关于充电IC，当前快速充电智能手机增长迅速，据Dialog内部统计，2015年到2019年的年复合增长率为65%。预计未来三年内，所有智能手机中的一半将支持快速充电。

　　业界对快充的响应：一方面是更大容量的电池，从2500mAh转到4000mAh，另一方面是快充标准，诸如USB-PD、QC3.0、PumpExpress、AFC(三星)、FCP(华为)等。

　　关于快充技术演变，2015年之前是传统USB充电，适配器电压为5V，主流手机电池容量为2500mAh，主充电器的效率为89%左右。2015~2017进入高压快充阶段，适配器电压从5V上升为9V，主流电池容量为3000mAh，并行充电器(注：电源线不仅供电，还有从手机到适配器的单向通信)的效率达92%。此时Dialog推出了专利的Rapidcharge技术。不过充电时手机面临着过热和进一步提高效率的难题。为此Dialog推出自适应直充的解决方案，是端到端方案：在手机端有DA9318芯片，可以实现4000mAh电池容量下、98%的效率，因此充电电流为6A时，设备温度小于40℃。在适配器端有iW1781、iW676、iW656芯片。

RF无线充电

　　今天的无线充电仍是感应式或基于谐振线圈的无线连接，但Dialog推出了颠覆性的基于RF的无线连接方案。这主要因为Dialog与Energous进行了战略性投资合作，成为了Energous的WattUp技术的独家供应商，由Dialog开发销售Energous公司的WattUp技术。目前发射器和接收器芯片组已上市。

　　“WattUp无线充电技术有诸多优势。”Dialog公司发展和战略高级副总裁，兼新兴产品业务部总经理Mark Tyndall分析道：1.基于RF(天线)的技术实现了真正的远距离空间自由度，用低成本PCB(印制电路板)天线代替昂贵的线圈;2.更小更薄的外形，可以集成到更小的器件中;3.“放下即充”的用户体验;4.充电范围从近距离接触到远距离向多个设备进行充电，有近场、中场和远场三种方案，最远可达4.5米。

　　“Energous的技术是5.8GHz，比WiFi频段要高一点。这个技术可以在任何的ISM的频段运行，所以这可以在世界任何地方使用。”Dialog公司企业战略高级总监Mark Hopgood指出。

　　本文来源于《电子产品世界》2017年第8期第85页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。