لقد تطورت تقنية الشحن السريع للهواتف المحمولة بسرعة كبيرة في السنوات الأخيرة، وخاصة العلامات التجارية الخمس الرئيسية للهواتف المحمولة المحلية، والتي تفوقت على أبل وسامسونج من حيث قوة وسرعة الشحن، مما دفع مصنعي رقائق الشحن السريع إلى مواصلة تطوير التكنولوجيا والمنتجات وتقديم منتجات جديدة.  
لطالما كانت شركة تكساس إنسترومنتس، عملاق صناعة الرقائق التناظرية عالميًا، مهيمنة على سوق إدارة الطاقة ومعيارًا يحتذى به في هذا القطاع. كما أنها تسيطر سيطرة كاملة على سوق الشحن السريع للهواتف المحمولة. مع ذلك، شهدت السنوات الأخيرة تحسنًا ملحوظًا في القدرات التقنية وقدرات البحث والتطوير لدى مصنعي رقائق الشحن المحليين، فضلًا عن تأثير البيئة الدولية ودعم السياسات الوطنية، ما ساهم في تحقيق نمو كبير. وقد حققت بعض شركات أشباه الموصلات المحلية الناشئة، مثل نانشين وشيدي مايكرو، أداءً باهرًا في سوق الشحن السريع للهواتف المحمولة.  
أصبحت تقنية الشحن السريع ميزة أساسية في الهواتف المحمولة المتوسطة والعالية الجودة، كما أنها تشكل جزءًا كبيرًا من تكلفتها. يُعد هذا مشروعًا نظاميًا متكاملًا، يشمل رؤوس الشحن، والوصلات، وكابلات الشحن، ورقائق الشحن السريع، وموصلات البطاريات، والخلايا، ومسارات الطاقة الأخرى، بالإضافة إلى بروتوكول اتصال يُعتبر جوهر الشحن السريع. يجب أن يتمتع كل جزء من مسار الطاقة بكفاءة عالية وقدرة فائقة لتمكين الشحن السريع، دون أي قصور.  
تقدم لكم هذه المقالة مقدمة عن وحدة وظائف رقاقة الربط الكاملة لحل الشحن السريع للهواتف المحمولة، بما في ذلك رؤوس الشحن، ورقائق الشحن السريع للهواتف المحمولة، وحلول البروتوكولات، وما إلى ذلك.  
       

رأس الشحن

رأس الشحن هو مصدر الطاقة لوصلة الشحن السريع بأكملها. وقد شهد تطوراً هائلاً من قدرة 2.5 واط في بداياته إلى أعلى قدرة حالياً وهي 200 واط. وبفضل استخدام أحدث مواد الجرافين، يمكن رفع كفاءته وتقليل حجمه.  
الشكل أدناه هو مخطط كتلي لحل AC/DC، والذي يتكون بشكل أساسي من ثلاث وحدات تحكم: الجانب الابتدائي، والجانب الثانوي، والبروتوكول، بالإضافة إلى المحولات، وأجهزة التغذية الراجعة للعزل، وما إلى ذلك. وفقًا لمستويات الطاقة المختلفة، يتم إجراء الاختيارات المناسبة لتلبية متطلبات الطاقة المختلفة واحتياجات العملاء.  
   
تعتمد محولات التيار المتردد/المستمر في الغالب على بنية الارتداد الكلاسيكية. في ظل القدرة العالية، تُستخدم تقنيات التبديل الناعم، وأجهزة نتريد الغاليوم، وتصحيح معامل القدرة، وغيرها من التقنيات لتحسين الكفاءة وزيادة القدرة.
بعض رؤوس شحن أحمر الشفاه المصغرة، ورؤوس شحن البسكويت، وما إلى ذلك، التي رأيناها تستخدم عددًا كبيرًا من المواد والتقنيات الجديدة مثل محولات MOS المصنوعة من نتريد الغاليوم ومحولات الألواح المسطحة.  
في سوق رؤوس الشحن، كانت تهيمن عليه سابقًا العلامات التجارية الأجنبية والتايوانية. العلامات التجارية الأجنبية مثل ON وPI وDialog (iwatt)، التي تُصنّع بشكل أساسي الأجزاء الأولية والثانوية، وInfineon (Cypress)، التي تُعنى بشكل رئيسي بالاتفاقيات؛ أما العلامات التجارية التايوانية مثل Tongjia وAngbao، فتُقدّم حلولًا متكاملة، وغيرها.  
في السنوات الأخيرة، حققت الشركات المصنعة المحلية اختراقات سريعة في مجال التيار المتردد/المستمر، مثل SiLijie وJiehuat وXinpengwei وShilanwei وغيرها، والتي تعمل بشكل رئيسي في الجانب الابتدائي والثانوي؛ وتعمل شركات Yingjixin وZhilong وHuinengtai وغيرها بشكل رئيسي في مجال الاتفاقيات؛ أما شركة Shanghai Nanxin، التي تقدم حلولاً متكاملة، فيُشار إليها بشكل خاص بأن Nanxin لديها أيضًا حل كامل من الجيل الثالث للقيادة المباشرة باستخدام نتريد الغاليوم.  
       

شريحة الشحن السريع في الهاتف المحمول

يُعدّ حل الشحن السريع في الهاتف المحمول حلقة الوصل الأساسية في عملية الشحن بأكملها. وتتمثل وظيفته الرئيسية في تحويل الطاقة المرسلة من رأس الشحن بكفاءة، وشحنها بطريقة تتناسب مع قدرة خلية البطارية على استيعابها، بالإضافة إلى إتمام سلسلة من وظائف الكشف والحماية.  
لطالما شكلت الكفاءة العائق الأكبر أمام الشحن السريع للهواتف المحمولة. ونظرًا لصغر حجم الهواتف المحمولة، وضرورة مراعاة تجربة المستخدم، فإن ارتفاع درجة الحرارة يمثل مشكلة كبيرة.  
  حتى الآن، مرّت بنية الشحن في الهواتف المحمولة بثلاثة أجيال من التطوير:    
 

• الشحن الخطي
• شحن المفتاح
• شحن مضخة الشحن

تم التخلص تماماً من الشحن الخطي في الهواتف الذكية، ولم تعد تستخدم سوى الهواتف ذات الميزات المنخفضة للغاية.  
يُعدّ الشحن عبر مفتاح التبديل حاليًا الطريقة السائدة في الهواتف المحمولة. تتراوح كفاءته عادةً بين 88% و92%، ويبلغ مستوى طاقة الشحن حوالي 18 واط. على سبيل المثال، يُعدّ شاحن BQ2560x من شركة TI شاحنًا رئيسيًا عالميًا، حيث يُمكنه إتمام عملية الشحن الأولي، ومرحلة التيار الثابت بقدرة تصل إلى 18 واط، وعملية الشحن النهائية.  
في الهواتف المحمولة، عادةً ما يكون الشاحن الرئيسي مدمجًا ضمن وحدة إدارة الطاقة (PMI) الخاصة بالمنصة. ويضيف بعض المصنّعين شريحة شحن إضافية لتبديد الحرارة وتحسين تجربة المستخدم.  
يمكن لبعض الحلول الخاصة تحقيق كفاءة أعلى، مثل MP2762 من MPS وBQ25790 من TI، بالإضافة إلى SC8982 من Nanxin، وهو حل شحن تصاعدي وتنازلي للبطاريات ذات السلسلتين والذي يمكن أن يحقق كفاءة تصل إلى حوالي 95٪.  
يُعدّ الشحن عبر مفتاح التبديل حلاً من الجيل الثاني، ولكنه لا يزال يواجه صعوبات تقنية كبيرة. ولا يوجد الكثير من الشركات المصنعة المحلية التي تُتقنه. حاليًا، تُهيمن منصات الهواتف المحمولة وشركة TI على السوق. أما الشركات المصنعة المحلية فهي بشكل رئيسي: Silicon Power وShengbang Micro وNanxin.  
يُعدّ الشحن بمضخة الشحن الحل الوحيد حاليًا للشحن السريع للهواتف المحمولة متوسطة وعالية المواصفات. يتميز هذا النوع من الشحن بكفاءة عالية جدًا، تصل عادةً إلى 97%، ويُستخدم كحل شحن إضافي لعملية الشحن بالتيار الثابت.  
يُعرف هذا النوع من مضخات الشحن علميًا باسم "الشحن المباشر عالي الجهد". وعند الحديث عن الشحن المباشر، لا بد من الإشارة إلى تقنية "الشحن المباشر منخفض الجهد" من OPPO، الرائدة في مجال إمداد الطاقة محليًا. ويعتمد "الشحن المباشر عالي الجهد" على هذه التقنية.  
تعمل شواحن مضخة الشحن بشكل عام وفقًا لنسب الجهد، مثل النسبة الكلاسيكية 2:1، والطاقة العالية 4:2، و4:1، والجهد العالي جدًا 6:2، وما إلى ذلك.  
تُستخدم منتجات 2:1 بشكل أساسي في مستويات طاقة الشحن المتوسطة من 30 إلى 50 وات؛ وتُستخدم منتجات 4:2 بشكل أساسي في حلول البطاريات ثنائية السلسلة عالية الطاقة؛ ويتم استخدام أحدث بنية 4:1 في بنية بطارية 1S عالية الطاقة، والتي تستفيد أيضًا من التطور السريع لمعدلات شحن البطاريات.  
منذ أن أطلقت شركات ON وDialog وTI منتجات مضخات الشحن، شعر مصنّعو الهواتف المحمولة المحليون بتغيير جذري. وفي الوقت نفسه، سارع العديد من مصنّعي الرقائق الإلكترونية المحليين إلى مواكبة هذا التطور، بل وحققوا تفوقًا ملحوظًا في فترة وجيزة.  
أول مضخة شحن محلية الصنع يتم إنتاجها بكميات كبيرة هي شريحة مضخة شحن 4:2 من شركة Xidi Micro، والتي تستخدم لتحويل الجهد البسيط؛ ولكن أول شركة مصنعة لشرائح شاحن مضخة الشحن يتم إنتاجها بكميات كبيرة هي شركة Shanghai Nanxin's SC8551، وهي متوافقة مع BQ25970 الكلاسيكية في الصناعة.  
بالإضافة إلى المنصات، أطلقت العديد من الشركات المصنعة مجموعة متنوعة من منتجات مضخات الشحن.علامات تجارية أجنبية مثل:  
 

• تي: 2:1،4:2 شاحن
• ليون: شاحن 2:1؛ محول 4:2؛ محول 6:2 (تم الاستحواذ عليه مؤخرًا بواسطة سيروس لوجيك)
• مكسيم: محول 2:1

  تشمل العلامات التجارية المحلية ما يلي:    
 

• نانشين: شاحن 2:1 (30 واط/40 واط)؛ شاحن 2:1 مع بروتوكول؛ محول 2:1؛ محول 4:2؛ شاحن 4:2؛ شاحن 4:1؛ محول 6:2؛
• شيديوي: شاحن 2:1؛ محول 4:2
• سيليكون ليجي: شاحن 2:1؛ شاحن 4:2
• شاحن Chipmax: 2:1؛ (كانت تُعرف سابقًا باسم Silicon Mitus، واستحوذت عليها شركة مملوكة للدولة هذا العام)
• سانت بونوي: 2:1 متقدم؛

يوفر شاحن مضخة الشحن شحنًا عالي الطاقة للبطارية مباشرةً، لذا فإن متطلبات السلامة عالية جدًا. وتتوخى شركات تصنيع الهواتف المحمولة الحذر الشديد عند طرحه في السوق. حاليًا، بالإضافة إلى المنصات وشركة TI، فإن معظم المنتجات التي تشحنها الشركات المصنعة المحلية هي من إنتاج شركة Nanxin. وقد أظهرت بعض تقارير تفكيك الأجهزة الحديثة أن العديد من منتجات مضخة الشحن الجديدة من Nanxin تُستخدم في هواتف محمولة من علامات تجارية متعددة. ونظرًا لخصوصية هذا المنتج، ستبقى الشركات الرائدة في السوق قوية، وستكون فرص دخول منافسين جدد ضئيلة.  
الصورة أدناه عبارة عن مخطط توضيحي لحل الشحن السريع في الهاتف المحمول، والذي يتضمن أيضًا حل شريحة بروتوكول الشحن.  
   
       

بروتوكول الشحن

يُعدّ البروتوكول جوهر الشحن السريع. خلال عملية الشحن السريع بأكملها، يجب أن يتواصل نظام الهاتف المحمول ورأس الشحن في الوقت الفعلي، ويجب ضبط ومراقبة الجهد/التيار بدقة في الوقت الفعلي لتحقيق عملية الشحن السريع لمضخة الشحن.  
  في الوقت الحالي، لكل علامة تجارية رئيسية للهواتف المحمولة اتفاقية خاصة بها، مثل:  

• بروتوكول شاومي الخاص القائم على CC؛
• هواوي/هونر إس سي بي؛
• ممن لهم VOOC؛
• VIVO شاحن فلاش ；
• بروتوكول I2C الخاص بشركة Transsion، إلخ.

  كما أن منصات الهواتف المحمولة لديها حلول بروتوكول خاصة بها، مثل:  

• سلسلة QC من كوالكوم
• MTK PE

  وبالطبع، هناك أيضاً تحالفات اتفاقيات متخصصة، مثل:  

• PD of US USB-IF;
• رابطة UFCS المحلية الخضراء.

تُنفذ معظم رقاقات البروتوكول في الهواتف المحمولة عبر منصات أو وحدات تحكم دقيقة. وهناك أيضاً بعض الحالات الخاصة التي تتطلب تخصيصاً، مثل رقاقة بروتوكول مراقبة الجودة من Yingjixin، ورقاقة بروتوكول مراقبة الجودة من Weiquan، ووحدة PD الفيزيائية من Richtek، وغيرها.  
يحظى اتفاق التشغيل البيني الصيني، UFCS، الذي يُنظر إليه عمومًا بتفاؤل كبير حيال مستقبله، بدعم من كبرى الشركات المصنعة. فإلى جانب العديد من الشركات، انضمت شركات مثل سيليكون باور، ونانشين، وروكشيب، وأنجباو، وشيبينغ مايكرو، وغيرها إلى التحالف، وتشارك بنشاط في صياغة اتفاقية UFCS وتطوير الرقائق. وعلى المدى البعيد، سيتم توحيد مختلف البروتوكولات ودمجها في هذه المنصة.  
يجب أن تكون شريحة البروتوكول موجودة في كل من الهاتف المحمول ورأس الشحن. للاطلاع على معلومات حول شريحة البروتوكول داخل الهاتف المحمول، يُرجى الرجوع إلى المخطط التوضيحي في الفصل السابق. فيما يلي مخطط التطبيق الأساسي لشريحة البروتوكول في رأس الشحن.  
   
       

الوصلات والكابلات

لا يقتصر الأمر على ضرورة ترقية وحدات الرقائق المختلفة الموجودة على وصلة الشحن بناءً على متطلبات الشحن السريع، بل تحتاج الواجهات والكابلات أيضًا إلى معالجة خاصة لتقليل المعاوقة وتوليد الحرارة.
يُعرَّف الشحن السريع للمبتدئين عمومًا بقدرة 30 واط (أو 22.5 واط) نظرًا لانخفاض تكلفته. ويُحدد مستوى الطاقة هذا بشكل كبير بناءً على قدرة التيار البالغة 3 أمبير للكابلات القياسية.  
تم توحيد منافذ شحن الهواتف المحمولة بشكل أساسي في منافذ من النوع C، وتنقسم الكابلات إلى فئتين رئيسيتين: من النوع A إلى C ومن النوع C إلى C. أصبحت الكابلات ذات سعة التيار التي تتجاوز 6 أمبير من المعدات القياسية لشحن الهواتف المحمولة عالية الطاقة، ولكن يجب أن تحمل الكابلات علامات إلكترونية لتحديد سعة التيار. وقد ابتكر الصينيون المبدعون كابلًا من النوع A إلى C مزودًا بدبوس CC إضافي، مما أضاف لمسة مميزة إلى حلول الشحن السريع المتوفرة.  
       

خاتمة

الصورة أدناه عبارة عن مخطط معماري شامل لشحن الأجهزة السلكية. كل وحدة واضحة تمامًا ويمكن رؤيتها بسهولة. وهي بمثابة ملخص للجزء التقني من هذا المقال.
   
تُقدّم هذه المقالة عرضًا موجزًا ​​لحلول الرقائق الإلكترونية اللازمة لربط جميع مراحل الشحن السريع للهواتف المحمولة. وقد أحرزت العديد من الشركات المصنّعة المحلية تقدمًا ملحوظًا في هذا المجال. في الوقت نفسه، نلاحظ أن معظم الشركات المصنّعة تُركّز حاليًا على جانب مُحدّد من عملية الشحن السريع، وأن عددًا قليلًا منها فقط يمتلك القدرة على توفير حلول شاملة لربط جميع مراحل الشحن السريع للهواتف المحمولة. وبناءً على الوضع الراهن لسوق الشحن السريع، فإن عددًا محدودًا من الشركات ذات النفوذ والقوة، مثل كوالكوم، وتكساس إنسترومنتس، ونانشين، ستكون هي الرابحة الأكبر في هذا المجال.  
يسرد الجدول التالي بعض الشركات المصنعة التمثيلية لمختلف الوحدات الوظيفية للشحن السريع للهواتف المحمولة.
 

شهدت صناعة أشباه الموصلات المحلية في السنوات الأخيرة تطوراً سريعاً. فمن جهة، نضجت القدرات التقنية تدريجياً، ومن جهة أخرى، حظيت بدعم قوي من السياسات الوطنية وشركات تصنيع الهواتف المحمولة. وقد انتشرت شركات تصنيع أشباه الموصلات بكثرة. وهذا أمر إيجابي بلا شك، ولكن لكي تصبح هذه الشركات أكبر وأكثر قوة، لا بد من امتلاك حجم إنتاج مناسب وتشكيلة منتجات شاملة. وحدها الشركات المحلية مثل سيليكون باور، وشينغبانغوي، ونانشين قادرة على تحقيق مزيد من التقدم والازدهار بفضل هذا التوجه العصري.

تنويه: هذه المقالة مقتبسة من "مراقبة صناعة أشباه الموصلات". لا تمثل هذه المقالة سوى وجهة نظر الكاتب الشخصية، ولا تعكس بالضرورة آراء شركة ساكو مايكرو أو قطاع صناعة أشباه الموصلات. يُسمح بإعادة نشرها ومشاركتها فقط لدعم حماية حقوق الملكية الفكرية. يُرجى ذكر المصدر الأصلي واسم الكاتب عند إعادة النشر. في حال وجود أي انتهاك، يُرجى التواصل معنا لحذفها.

رقم هاتف الشركة: +86-0755-83044319
فاكس: +86-0755-83975897
بريد إلكتروني: 1615456225@qq.com
س: 3518641314 مدير لي

ف ف: 332496225 مدير تشيو

العنوان: الغرفة 809، المبنى ج، مبنى زانتاو للتكنولوجيا، رقم 1079 شارع مينزي، منطقة لونغهوا الجديدة، شنتشن