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快换换你的移动电源吧~

2018-12-20
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乱战了几年的手机快充“江湖”,局势日渐明朗起来,越来越多的迹象表明USB PD(USB Power Delivery)将成为快速充电标准的“盟主”,完成一统江湖的大业。从2017年开始,越来越多的安卓旗舰手机宣布支持USB PD快充标准就是一个最清新的信号。


就连之前在快充竞争中现得有些超然世外的苹果,也从iPhone 8开始默默地为USB PD投了一票。虽然苹果官宣中“iPhone 8/8Plus可快速充电,30分钟最多可充至50%电量”的表述有些含糊其辞,但其背后的含义早就被一众极客扒了个底儿掉——从iPhone 8开始,iPhone支持更大功率的USB PD快充了!而且从网上流传的评测来看,虽然需要加一个USB Type-C至苹果Lighting接口的转接线,但是大多数第三方的USB PD充电适配器都可以完美兼容iPhone最新的快充功能!

之所USB PD能够一统快充江湖,其足够养眼的性能“颜值”是一个重要原因,这些特性很容易讨得消费者的欢喜。比如:

  • 输出功率方面,USB PD可提供最大100W功率输出(20V/5A);

  • USB PD特有的供、受电端的动态协商机制,实现了自适应的按需供电,让充电效率最大化;

  • USB PD还支持角色切换功能,一个设备可根据需要扮演供电或受电不同的角色。




另一方面,作为USB-IF支持的快充标准,有USB-IF这样强力的行业组织做背书,USB PD在推广上也具有别人难以企及的先天优势。


2017年在USB-IF发布的USB PD 3.0最新PPS规范中规定“不允许USB接口通过非USB PD的协议来进行电压和电流调整”,有人把这一规定解读为“如果你想使用我的USB接口,就必须服从我定的快充标准,而不是以往的各行其是”。试想一下,在USB Type-C接口渐成电子设备标配的今天,通过USB-IF的这种“捆绑销售”,USB PD的大行其道还会远吗?


当然,从消费者的角度,尽快告别那些标准纷争留下来的“剪不断理还乱”的充电器充电线,也是一个大家乐见的结果。因此有远见的厂商早就开始未雨绸缪,紧随USB PD 的步伐,推出顺时应势的方案和产品。比如安富利在USB PD 3.0标准问世之初,就推出了支持USB PD 3.0电源适配器方案。


图1,安富利推出的USB PD 3.0电源适配器方案(资料来源:安富利)


不过对于移动设备来说,除了电源适配器,还有一种充电“伴侣”是不可或缺的,那就是移动电源。因此,随着USB PD的兴起,开发出迎合市场和用户胃口的新一代移动电源产品,也是刻不容缓了。



一个能够禁得起市场和消费者验证的USB PD移动电源应该什么样?我们不妨来设想一下:

  • 它应该支持最新的PD协议,这在“喜新厌旧”的电子行业十分必要;

  • 它应该可以提供足够的功率,满足容量不断增加的电池快充的需要;

  • 它要能够将USB PD一些与众不同的特性——比如充电角色互换——充分发挥出来,给用户带来不同以往的便利;

  • 在USB PD市场渗透的过渡期,它还需要考虑到受电设备多样化的因素,要考虑兼容不同充电设备的需要。


如果你想找这样一款方案,今天算是来对地方了!下面这款安富利推出的USB PD3.0移动电源方案就是一个很经典的范例。


图2,安富利推出的USB PD3.0移动电源解决方案


首先,该方案基于瑞萨电子的R9A02G011 USB PD控制器,该器件支持最新的USB PD3.0规范。R9A02G011中集成了片上闪存ROM、振荡器和上电复位电路以及其他功能,大幅减少了外部元件的数量,十分有利于提升供电设备的安全性和可靠性以及控制成本。在上文提到的安富利 USB PD3.0电源适配器的BOM中,就曾出现过R9A02G011的身影,此番安富利将其用在移动电源方案中,可谓是驾轻就熟。


其次,安富利的移动电源方案充分发挥了USB PD双向供电、角色互换的特性,与另外一个USB Type-C设备连接时,再不用为了调整电源输入或输出而调换USB端口或改变连接线的方向。通过同一个USB Type-C接口,该移动电源可以支持最大30W的输入功率和最大60W的输出功率。



这里需要提到方案中一款关键芯片——Intersil(已被瑞萨电子收购)的 ISL95538,这是一款NVDC的升降压电池充电器,可为1到4串锂电池组充电,在高轻载时都有很好的效率表现,瞬态响应快,刻实现无缝DCM/CCM切换。ISL95538支持2-4串锂电池的反向降压、升压或者升降压操作,而且可从输入口反向输出,这签好满足了移动电源USB Type-C接口的要求,还能够简化切换电路的设计。


此外,除了USB PD,该移动电源方案支持多种充电标准,如QC3.0、BC1.2、Apple分压模式、YD/T 1591-2009标准等,这让方案表现更为“全能”。考虑到用户手中原先“老”设备的充电需要,安富利移动电源方案中还特别配置了一个支持QC3.0快充标准的USB-A接口,提供3.6~9V/最大3A的输出。


图3,安富利 USB PD3.0移动电源解决方案框图


可以看到,上文提到的一款USB PD移动电源所需符合的指标,安富利的这款移动电源方案均能轻松满足,在属于USB PD的快充时代的门口,有了这样一款方案在手,想要搭上市场爆发的顺风车,应该不是难事。


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