טעינה מהירה של טלפונים ניידים התפתחה במהירות רבה בשנים האחרונות, במיוחד חמשת מותגי הטלפונים הניידים המקומיים הגדולים, שעקפו את אפל וסמסונג מבחינת עוצמת טעינה ומהירות, והובילו את יצרני שבבי הטעינה המהירה לעדכן באופן מתמיד בטכנולוגיות ובמוצרים ולהציג חדשים.  
טקסס אינסטרומנטס, ענקית בינלאומית בתחום השבבים האנלוגיים, תמיד הייתה אוליגרך בשוק ניהול צריכת החשמל ונקודת ייחוס לחיקוי בתעשייה. יש לה גם פריסה מלאה בשוק הטעינה המהירה של טלפונים ניידים. עם זאת, בשנים האחרונות, ככל שהיכולות הטכניות ויכולות המחקר והפיתוח של יצרני שבבי הטעינה המקומיים השתפרו מאוד, ותחת השפעת הסביבה הבינלאומית ותמיכת המדיניות הלאומית, הם השיגו פיתוח ניכר. כמה חברות מוליכים למחצה מקומיות מתפתחות כמו Nanxin, Xidi Micro וכו', הציגו ביצועים מרשימים מאוד בשוק הטעינה המהירה של טלפונים ניידים.  
טעינה מהירה הפכה למאפיין חיוני של טלפונים ניידים ברמה בינונית-יקרה, והיא גם מהווה חלק גדול מעלות הטלפונים הניידים. זהו פרויקט מערכתי עם קישור ארוך, הכולל ראשי טעינה, ממשקים, כבלי טעינה, שבבי טעינה מהירה, מחברי סוללה, תאים ונתיבי חשמל אחרים, כמו גם פרוטוקול תקשורת הנקרא "נשמת הטעינה המהירה". כל חלק בקישור החשמל חייב להשיג יעילות גבוהה והספק גבוה כדי לאפשר טעינה מהירה, ואסור שיהיו חסרונות.  
מאמר זה מביא לכם מבוא למודול הפונקציה של שבב הקישור המלא של פתרון טעינה מהירה לטלפונים ניידים, כולל ראשי טעינה, שבבי טעינה מהירה לטלפונים ניידים, פתרונות פרוטוקול וכו'.  
       

ראש טעינה

ראש הטעינה הוא ספק האנרגיה של כל קישור הטעינה המהירה. הוא התפתח בצעדי ענק מ-2.5 וואט המוקדמים ביותר ל-200 וואט הגבוהים ביותר כיום. ובעזרת התמיכה של חומרי גאן החדישים ביותר, ניתן להגביר את היעילות ולהקטין את הנפח.  
האיור שלהלן הוא תרשים בלוקים של פתרון AC/DC, המורכב בעיקר משלושה מודולי בקרה: צד ראשוני, צד משני ופרוטוקול, כמו גם שנאים, התקני משוב בידוד וכו'. בהתאם לרמות הספק שונות, נעשות בחירות מתאימות כדי לענות על דרישות הספק שונות וצרכי ​​הלקוח.  
   
זרם חילופין/זרם ישר (AC/DC) מאמצ לרוב את ארכיטקטורת ה-flyback הקלאסית. תחת הספק גבוה, מיתוג רך, התקני גליום ניטריד, PFC וטכנולוגיות אחרות ישמשו לשיפור נוסף של היעילות ובכך להגדיל את ההספק.
חלק מראשי טעינת השפתונים המיניאטוריים, ראשי טעינת הביסקוויטים וכו' שראינו משתמשים במספר רב של חומרים וטכנולוגיות חדשים כגון גליום ניטריד MOS ושנאים שטוחים.  
בשוק ראשי הטעינה, הוא נשלט בעבר על ידי מותגים זרים וטייוואניים. מותגים זרים כמו ON, PI, Dialog (iwatt), המייצרים בעיקר צדדים ראשוניים ומשניים, ו-Infineon (Cypress), המטפלת בעיקר בהסכמים; מותגים טייוואניים כמו Tongjia ו-Angbao, שיכולים לספק פתרונות מלאים, וכו'.  
בשנים האחרונות, יצרנים מקומיים ביצעו פריצות דרך מהירות בתחום זרם חילופין/זרם ישר, כגון SiLijie, Jiehuat, Xinpengwei, Shilanwei וכו', העוסקות בעיקר בצד הראשוני והמשני; Yingjixin, Zhilong, Huinengtai וכו' עוסקות בעיקר בהסכמים; ו-Shanghai Nanxin, המספקת פתרונות מלאים, מזכירה במיוחד של-Nanxin יש גם פתרון הנעה ישירה מלא של גליום ניטריד מדור שלישי.  
       

שבב טעינה מהירה בטלפון נייד

פתרון הטעינה המהירה בטלפון הנייד הוא החוליה המרכזית בכל חוליית הטעינה. תפקידו העיקרי הוא להמיר ביעילות את האנרגיה הנשלחת מראש הטעינה, לטעון אותה באופן שתא הסוללה יכול לקלוט, וגם להשלים סדרה של פונקציות גילוי והגנה.  
יעילות תמיד הייתה צוואר הבקבוק הגדול ביותר שהגביל את הטעינה המהירה של טלפונים ניידים. מכיוון שלטלפונים ניידים יש מעט מאוד מקום ויש לקחת בחשבון את חוויית המשתמש, חימום הוא כאב ראש גדול.  
  עד כה, ארכיטקטורת הטעינה בטלפונים ניידים עברה שלושה דורות של פיתוח:    
 

• טעינה ליניארית
• מתג טעינה
• טעינת משאבת טעינה

טעינה ליניארית בוטלה לחלוטין בסמארטפונים, ורק טלפונים ניידים זולים במיוחד עדיין נמצאים בשימוש.  
טעינת מתג היא כיום המיינסטרים של טלפונים ניידים. היעילות היא בדרך כלל בין 88% ל-92%, ורמת עוצמת הטעינה היא כ-18 וואט. לדוגמה, ה-BQ2560x של TI הוא מטען ראשי אוניברסלי, שיכול להשלים את שלב הטעינה המקדימה, את שלב הזרם הקבוע של עד 18 וואט, ואת תהליך הטעינה המלא של המטען הסופי.  
בטלפונים ניידים, המטען הראשי משולב בדרך כלל בתוך ה-PMI של הפלטפורמה. חלק מהיצרנים יוסיפו שבב טעינה נוסף כדי לפזר חום ולהשיג חוויית משתמש טובה יותר.  
פתרונות מיוחדים מסוימים יכולים להשיג יעילות גבוהה יותר, כגון MP2762 של MPS ו-BQ25790 של TI, כמו גם SC8982 של Nanxin, שהוא פתרון טעינה step-up ו-step-down עבור סוללות דו-מחרוזת שיכול להשיג יעילות של עד כ-95%.  
טעינת Switch היא פתרון טעינה מהדור השני, אך עדיין יש לה קשיים טכניים משמעותיים. אין הרבה יצרנים מקומיים שיכולים לעשות זאת היטב. נכון לעכשיו, פלטפורמות טלפונים ניידים ו-TI הן השחקניות העיקריות. היצרנים המקומיים הם בעיקר Silicon Power, Shengbang Micro ו-Nanxin.  
טעינת משאבת טעינה היא כיום הפתרון היחיד לטעינה מהירה של טלפונים ניידים ברמה בינונית-יקרה. יש לה יעילות גבוהה במיוחד, בדרך כלל סביב 97%, והיא משמשת כפתרון טעינה עזר לתהליך טעינת זרם קבוע.  
השם המדעי של משאבת הטעינה הוא "טעינה ישירה במתח גבוה". כשמדובר בטעינה ישירה, עלינו להזכיר את טכנולוגיית "טעינה ישירה במתח נמוך" של OPPO, חלוצה בתחום אספקת החשמל הביתית. "טעינה ישירה במתח גבוה" מבוססת על טכנולוגיה זו.  
מטעני משאבת טעינה פועלים בדרך כלל לפי יחסי מתח, כגון 2:1 קלאסיים, 4:2 להספק גבוה, 4:1, 6:2 למתח גבוה במיוחד וכו'.  
מוצרים ביחס 2:1 משמשים בעיקר ברמות הספק טעינה בינוניות של 30-50 וואט; יחס 4:2 משמש בעיקר בפתרונות סוללות דו-מחרוזות בעלי הספק גבוה; וארכיטקטורת יחס 4:1 העדכנית ביותר משמשת בארכיטקטורת סוללות 1S בעלות הספק גבוה, אשר נהנית גם היא מההתפתחות המהירה של קצבי טעינת סוללות.  
מאז שהחברות הראשונות ON, Dialog ו-TI השיקו מוצרי משאבת טעינה, יצרניות טלפונים ניידים מקומיות הרגישו מיד שינוי עצום. במקביל, יצרניות שבבים מקומיות רבות עוקבות באופן פעיל אחר השינוי, ואף השיגו מידה מסוימת של התעלות בתוך פרק זמן קצר.  
משאבת המטען הראשונה שמיוצרת באופן המוני במשאבות מוליכים למחצה מקומיות היא שבב משאבת מטען ביחס יחס של 4:2 של Xidi Micro, המשמש להמרת מתח פשוטה; אך יצרן שבבי המטען הראשון שמיוצר באופן המוני במשאבות הוא SC8551 של Shanghai Nanxin, התואם לקלאסיקה BQ25970 בתעשייה.  
בנוסף לפלטפורמות, מספר יצרנים השיקו מגוון מוצרי משאבות טעינה.מותגים זרים כגון:  
 

• מטען TI: 2:1、4:2的
• Lion: מטען 2:1; ממיר 4:2; ממיר 6:2 (נרכש לאחרונה על ידי Cirrus Logic)
• מקסימום: ממיר 2:1

  מותגים מקומיים כוללים:    
 

• Nanxin: מטען 2:1 (30w/40w); מטען 2:1 עם פרוטוקול; ממיר 2:1; ממיר 4:2; מטען 4:2; מטען 4:1; ממיר 6:2;
• Xidiwei: מטען 2:1; ממיר 4:2
• סיליקון ליג'י: מטען 2:1; מטען 4:2
• צ'יפמקס: מטען 2:1; (לשעבר סיליקון מיטוס, נרכשה על ידי הון בבעלות המדינה השנה)
• סנט בונווה: מטען 2:1;

מטען משאבת הטעינה מספק טעינה ישירה של הסוללה בהספק גבוה, ולכן דרישות הבטיחות גבוהות מאוד. יצרני מותגי טלפונים ניידים זהירים מאוד לגבי השקתם. נכון לעכשיו, בנוסף לפלטפורמות ו-TI, יצרנים מקומיים מספקים רק מספר רב של מוצרים על ידי Nanxin. בכמה דוחות פירוק אחרונים, ניתן לראות שרבים ממוצרי משאבת הטעינה החדשים של Nanxin משמשים במותגים מרובים של טלפונים ניידים. בשל הייחודיות של מוצר זה, היצרנים המובילים יישארו חזקים, והסיכויים שיאחרו הם קלושים.  
התמונה למטה היא תרשים בלוקים של פתרון הטעינה המהירה בטלפון נייד, הכולל גם את פתרון שבב פרוטוקול הטעינה.  
   
       

פרוטוקול טעינה

הפרוטוקול הוא נשמת הטעינה המהירה. במהלך כל תהליך הטעינה המהירה, מערכת הטלפון הנייד וראש הטעינה חייבים לתקשר בזמן אמת, ויש לכוונן את המתח/זרם במדויק ולנטר אותו בזמן אמת כדי לממש את תהליך הטעינה המהירה של משאבת הטעינה.  
  כיום, לכל מותג טלפונים ניידים גדול יש הסכם פרטי משלו, כגון:  

• הפרוטוקול הפרטי של שיאומי המבוסס על CC;
• Huawei/Honor SCP;
• OPPO的VOOC；
• מטען פלאש של VIVO；
• פרוטוקול I2C פרטי של Transsion וכו'.

  גם לפלטפורמות ניידות יש פתרונות פרוטוקול משלהן, כגון:  

• סדרת QC של קוואלקום
• MTK的PE

  כמובן, ישנן גם בריתות הסכמים ייעודיות, כגון:  

• PD של USB-IF אמריקאי;
• UFCS של הליגה הירוקה המקומית.

רוב שבבי הפרוטוקול בטלפונים ניידים מיושמים באמצעות פלטפורמות או מיקרו-בקרים. ישנם גם מקרים מיוחדים הדורשים התאמה אישית, כגון Yingjixin, שבב פרוטוקול QC של Weiquan, PD phy של Richtek וכו'.  
הסכם יכולת פעולה הדדית של סין - UFCS, אשר אופטימית באופן כללי לגבי העתיד, מתכננת לתמוך ביצרנים גדולים. בנוסף למספר יצרנים, גם Silicon Power, Nanxin, Rockchip, Angbao, Chippeng Micro ועוד שותפות בברית ומשתתפות באופן פעיל בניסוח הסכם UFCS ובפיתוח השבבים. מנקודת מבט ארוכת טווח, פרוטוקולים שונים יאוחדו וישולבו בפלטפורמה.  
שבב הפרוטוקול צריך להיות נוכח בטלפון הנייד ובראש הטעינה. עבור שבב הפרוטוקול בתוך הטלפון הנייד, אנא עיינו בתרשים הבלוקים בפרק הקודם. להלן תרשים היישום הבסיסי של שבב הפרוטוקול בראש הטעינה.  
   
       

ממשקים וכבלים

לא רק מודולי השבב השונים בקישור הטעינה צריכים לעבור שדרוג בהתאם לדרישות טעינה מהירה, אלא שגם הממשקים והכבלים זקוקים לטיפול מיוחד כדי להפחית את העכבה וייצור החום.
טעינה מהירה ברמת כניסה מוגדרת בדרך כלל כ-30 וואט (או 22.5 וואט) מכיוון שהעלות היא הנמוכה ביותר. רמת הספק זו מוגדרת במידה רבה על סמך יכולת הזרם של 3 אמפר של כבלים סטנדרטיים.  
ממשקי הטעינה של טלפונים ניידים אוחדו בעיקרון ליציאות C, והכבלים מחולקים בעיקר לשתי קטגוריות: A ל-C ו-C ל-C. כבלים בעלי קיבולת זרם העולה על 6A הפכו לציוד סטנדרטי עבור טעינת טלפונים ניידים בעלי הספק גבוה, אך נדרשים סימני e בתוך הכבלים כדי לזהות את קיבולת הזרם. העם הסיני החרוץ והאמיץ שלנו אפילו המציא כבל יציאת A ל-C עם פין CC נוסף, מה שהוסיף טוויסט לפתרון הטעינה המהירה הצבעוני ממילא.  
       

סיכום

התמונה למטה היא תרשים ארכיטקטורה מלא מקצה לקצה של טעינה קווית. כל מודול נראה בבירור וברור במבט חטוף. היא משמשת כסיכום של חלק הארכיטקטורה הטכנית של מאמר זה.
   
מאמר זה מציג בקצרה את פתרון השבב לחיבור מלא של טעינה מהירה לטלפונים ניידים. יצרנים מקומיים רבים כבר עשו הסדרים מעמיקים בנושא ועשו התקדמות רבה. יחד עם זאת, ראינו גם שרוב היצרנים מתמקדים כיום רק בתחום מסוים של קישור הטעינה המהירה, ורק חברות מעטות מסוגלות לספק פתרון מלא לכל קישור הטעינה המהירה של טלפונים ניידים. אם לשפוט לפי נוף הטעינה המהירה הנוכחי, רק חברות מעטות בעלות השפעה וכוח חזקים, כמו קוואלקום, TI ונאנקסין, יהפכו למנצחות הגדולות ביותר בתחום זה.  
הטבלה הבאה מפרטת כמה יצרנים מייצגים של מודולים פונקציונליים שונים של טעינה מהירה לטלפונים ניידים.
 

בשנים האחרונות, תעשיית המוליכים למחצה המקומית התפתחה במהירות. מצד אחד, היכולות הטכניות התבגרו בהדרגה. מצד שני, יש גם תמיכה חזקה של מדיניות לאומית ותמיכה חזקה של יצרני טלפונים ניידים. יצרני מוליכים למחצה רבים צצו כמו פטריות אחרי גשם. זוהי כמובן תופעה טובה, אך כדי להפוך לגדולים וחזקים יותר, נדרש קנה מידה מסוים ותכנית קו מוצרים מקיפה. רק חברות מקומיות כמו Silicon Power, Shengbangwei ו-Nanxin יכולות להגיע גבוה יותר ויותר עם תמיכה של מגמה כזו של התקופה.

הצהרת אחריות: מאמר זה נלקח מ"Semiconductor Industry Observation". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מיועד להדפסה חוזרת ושיתוף בלבד לתמיכה בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר לצורך הדפסה חוזרת. במקרה של הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן