Snelladen voor mobiele telefoons heeft zich de afgelopen jaren razendsnel ontwikkeld, met name bij de vijf grote Chinese telefoonmerken. Zij hebben Apple en Samsung overtroffen op het gebied van laadvermogen en -snelheid, wat fabrikanten van snellaadchips ertoe heeft aangezet om continu te innoveren op het gebied van technologie en producten en nieuwe innovaties te introduceren.  
Texas Instruments, een internationale gigant in analoge chips, is altijd een dominante speler geweest in de markt voor energiebeheer en een voorbeeld voor de industrie. Het bedrijf heeft ook een sterke positie in de markt voor snelladen van mobiele telefoons. De laatste jaren hebben de technische mogelijkheden en de R&D-capaciteiten van binnenlandse fabrikanten van laadchips echter aanzienlijk verbeterd. Onder invloed van de internationale omgeving en met steun van nationaal beleid hebben deze fabrikanten een aanzienlijke groei doorgemaakt. Enkele opkomende Chinese halfgeleiderbedrijven, zoals Nanxin en Xidi Micro, laten zeer indrukwekkende prestaties zien in de markt voor snelladen van mobiele telefoons.  
Snelladen is een essentiële functie geworden van smartphones in het midden- en hogere segment, en het vormt ook een groot deel van de kosten van deze telefoons. Het is een complex systeemproject met een lange keten, bestaande uit laadkoppen, interfaces, laadkabels, snellaadchips, batterijconnectoren, cellen en andere stroomcircuits, evenals een communicatieprotocol dat de kern van snelladen vormt. Elk onderdeel van deze stroomketen moet een hoge efficiëntie en een hoog vermogen leveren om snelladen mogelijk te maken, en mag geen tekortkomingen vertonen.  
Dit artikel biedt een introductie tot de complete chipfunctionaliteitsmodule van de snellaadoplossing voor mobiele telefoons, inclusief laadkoppen, snellaadchips, protocoloplossingen, enzovoort.  
       

Oplaadkop

De laadkop is de energieleverancier van het gehele snellaadsysteem. Van de eerste 2.5W-versie tot de huidige topversie van 200W heeft de ontwikkeling een enorme sprong voorwaarts gemaakt. Dankzij de nieuwste GAN-materialen is de efficiëntie verder verbeterd en het volume verkleind.  
Onderstaande afbeelding is een blokschema van een AC/DC-oplossing, die hoofdzakelijk bestaat uit drie besturingsmodules: primaire zijde, secundaire zijde en protocol, evenals transformatoren, isolatie- en terugkoppelingsapparaten, enz. Afhankelijk van het vermogensniveau worden de juiste componenten geselecteerd om aan de verschillende vermogensvereisten en klantbehoeften te voldoen.  
   
AC/DC maakt meestal gebruik van de klassieke flyback-architectuur. Bij hoog vermogen worden soft switching, galliumnitride-componenten, PFC en andere technologieën ingezet om de efficiëntie verder te verbeteren en daarmee het vermogen te verhogen.
Sommige van de geminiaturiseerde oplaadkoppen voor lippenstiften, oplaadkoppen voor koekjes, enzovoort, die we hebben gezien, maken gebruik van een groot aantal nieuwe materialen en technologieën, zoals galliumnitride MOS-transistoren en platte transformatoren.  
De markt voor laadkoppen werd voorheen gedomineerd door buitenlandse en Taiwanese merken. Buitenlandse merken zoals ON, PI en Dialog (iwatt), die zich voornamelijk richten op primaire en secundaire laadkoppen, en Infineon (Cypress), dat zich vooral bezighoudt met aansluitingen; Taiwanese merken zoals Tongjia en Angbao, die complete oplossingen kunnen bieden, enzovoort.  
De afgelopen jaren hebben lokale binnenlandse fabrikanten snelle doorbraken geboekt op het gebied van AC/DC-technologie, zoals SiLijie, Jiehuat, Xinpengwei, Shilanwei, enz., die zich voornamelijk richten op de primaire en secundaire kant; Yingjixin, Zhilong, Huinengtai, enz. zijn vooral actief in contractbeheer; en Shanghai Nanxin, dat totaaloplossingen biedt, verdient speciale vermelding, aangezien Nanxin ook een complete derde generatie galliumnitride direct drive-oplossing heeft.  
       

Snellaadchip in mobiele telefoon

De snellaadfunctie in de mobiele telefoon is de kern van het gehele laadproces. De belangrijkste functie ervan is het efficiënt omzetten van de energie die door de oplader wordt geleverd, deze op een manier op te laden die de batterijcellen kunnen accepteren, en tevens een reeks detectie- en beveiligingsfuncties uit te voeren.  
Efficiëntie is altijd de grootste belemmering geweest voor het snel opladen van mobiele telefoons. Omdat mobiele telefoons weinig ruimte innemen en de gebruikerservaring een belangrijke factor is, is oververhitting een groot probleem.  
  De oplaadarchitectuur in mobiele telefoons heeft tot nu toe drie ontwikkelingsgeneraties doorlopen:    
 

• lineaire lading
• overschakelen opladen
• laadpomp opladen

Lineair opladen is volledig verdwenen uit smartphones en wordt alleen nog gebruikt in zeer eenvoudige mobiele telefoons.  
Opladen via een switch is momenteel de meest gebruikte methode voor mobiele telefoons. Het rendement ligt doorgaans tussen de 88% en 92%, en het laadvermogen bedraagt ​​ongeveer 18 watt. De BQ2560x van TI is bijvoorbeeld een universele hoofdlader die zowel de voorlaadfase, de fase met constante stroom tot 18 watt, als de volledige laadfase kan uitvoeren.  
Bij mobiele telefoons is de hoofdlader meestal geïntegreerd in de PMI (Power Management Interface) van het platform. Sommige fabrikanten voegen een extra switch-laadchip toe om warmte af te voeren en een betere gebruikerservaring te bieden.  
Sommige speciale oplossingen kunnen een hogere efficiëntie bereiken, zoals de MP2762 van MPS en de BQ25790 van TI, evenals de SC8982 van Nanxin, een step-up en step-down laadoplossing voor dual-string batterijen die een efficiëntie tot ongeveer 95% kan behalen.  
Switch Charging is een oplaadoplossing van de tweede generatie, maar kent nog steeds aanzienlijke technische uitdagingen. Er zijn niet veel binnenlandse fabrikanten die dit goed kunnen uitvoeren. Momenteel zijn mobiele telefoonplatforms en TI de absolute belangrijkste spelers. De binnenlandse fabrikanten zijn voornamelijk Silicon Power, Shengbang Micro en Nanxin.  
Opladen met een laadpomp is momenteel de enige oplossing voor het snel opladen van mobiele telefoons in het midden- tot hogere segment. Het heeft een extreem hoog rendement, doorgaans rond de 97%, en wordt gebruikt als aanvullende laadoplossing voor het continu-stroomladen.  
De wetenschappelijke naam van de laadpomp is "hoogspanningsdirectladen". Als we het over directladen hebben, moeten we OPPO's "laagspanningsdirectladen"-technologie noemen, een pionier op het gebied van stroomvoorziening in China. "Hoogspanningsdirectladen" is op deze technologie gebaseerd.  
Laadpompladers werken over het algemeen op basis van spanningsverhoudingen, zoals de klassieke 2:1, krachtige 4:2, 4:1, ultrahoge spanning 6:2, enzovoort.  
2:1-producten worden voornamelijk gebruikt bij gemiddelde laadvermogens van 30-50 W; 4:2-producten worden vooral gebruikt in krachtige dual-string-batterijoplossingen; en de nieuwste 4:1-architectuur wordt gebruikt in krachtige 1S-batterijen, wat ook profiteert van de snelle ontwikkeling van batterijlaadsnelheden.  
Sinds de eerste laadpompen van ON, Dialog en TI op de markt kwamen, voelden Chinese fabrikanten van mobiele telefoons direct een enorme verandering aankomen. Tegelijkertijd volgden veel Chinese chipfabrikanten deze trend actief en bereikten in korte tijd zelfs een zekere mate van superioriteit.  
De eerste in China op grote schaal geproduceerde laadpompchip is een 4:2 laadpompchip van Xidi Micro, die gebruikt wordt voor eenvoudige spanningsomzetting; maar de eerste fabrikant van op grote schaal geproduceerde laadpompchips is Shanghai Nanxin met de SC8551, die compatibel is met de industrieklassieker BQ25970.  
Naast platformen hebben verschillende fabrikanten ook een verscheidenheid aan laadpompen op de markt gebracht.Buitenlandse merken zoals:  
 

• TI: 2:1, 4:2 oplader
• Lion: 2:1 lader; 4:2 omvormer; 6:2 omvormer (recent overgenomen door Cirrus Logic)
• Maxim: 2:1-omzetter

  Tot de binnenlandse merken behoren:    
 

• Nanxin: 2:1 lader (30W/40W); 2:1 lader met protocol; 2:1 converter; 4:2 converter; 4:2 lader; 4:1 lader; 6:2 converter;
• Xidiwei: 2:1 lader; 4:2 converter
• Silicon Lijie: 2:1 lader; 4:2 lader
• Chipmax: 2:1 lader; (voorheen Silicon Mitus, dit jaar overgenomen door staatskapitaal)
• St. Bonwe: 2:1 lader;

De laadpomplader levert direct hoogvermogenlading aan de batterij, waardoor de veiligheidseisen zeer hoog zijn. Merken van mobiele telefoons zijn daarom erg terughoudend met de introductie ervan. Momenteel worden, naast Platforms en TI, door de meeste binnenlandse fabrikanten veel producten van Nanxin geleverd. Uit recente demontagerapporten blijkt dat veel van Nanxins nieuwe laadpompproducten in mobiele telefoons van verschillende merken worden gebruikt. Vanwege de specifieke eigenschappen van dit product zullen de toonaangevende fabrikanten waarschijnlijk een sterke positie behouden en zijn de kansen voor nieuwkomers klein.  
Onderstaande afbeelding is een blokschema van de snellaadoplossing in een mobiele telefoon, inclusief de chip voor het laadprotocol.  
   
       

Oplaadprotocol

Het protocol is de kern van snelladen. Tijdens het hele snellaadproces moeten het mobiele telefoonsysteem en de laadkop in realtime met elkaar communiceren, en moeten de spanning/stroomsterkte nauwkeurig worden aangepast en in realtime worden gecontroleerd om het snellaadproces van de laadkop te realiseren.  
  Momenteel heeft elk groot merk mobiele telefoons zijn eigen particuliere overeenkomst, bijvoorbeeld:  

• Xiaomi's eigen protocol gebaseerd op CC;
• Huawei/Honor SCP;
• OPPO的VOOC；
• VIVO的Flash-oplader;
• Transsion's I2C-privéprotocol, enzovoort.

  Mobiele platformen hebben ook hun eigen protocoloplossingen, zoals:  

• Qualcomm’s QC series
• MTK的PE

  Uiteraard bestaan ​​er ook gespecialiseerde samenwerkingsverbanden, zoals:  

• PD van US USB-IF;
• UFCS van de binnenlandse Green League.

De meeste protocolchips in mobiele telefoons worden geïmplementeerd via platforms of microcontrollers (MCU's). Er zijn echter ook enkele speciale gevallen die maatwerk vereisen, zoals de QC-protocolchip van Yingjixin en Weiquan, de PD-phy van Richtek, enzovoort.  
Het Chinese interoperabiliteitsakkoord UFCS, dat over het algemeen optimistisch gestemd is over de toekomst, is bedoeld om steun te krijgen van grote fabrikanten. Naast diverse fabrikanten zijn ook Silicon Power, Nanxin, Rockchip, Angbao en Chippeng Micro lid van de alliantie en nemen zij actief deel aan de totstandkoming van het UFCS-akkoord en de ontwikkeling van chips. Op de lange termijn zullen verschillende protocollen worden geünificeerd en geïntegreerd in het platform.  
De protocolchip moet zowel in de mobiele telefoon als in de oplader aanwezig zijn. Voor de protocolchip in de mobiele telefoon verwijzen we naar het blokschema in het vorige hoofdstuk. Hieronder volgt een basisdiagram van de toepassing van de protocolchip in de oplader.  
   
       

Interfaces en kabels

Niet alleen moeten de verschillende chipmodules op de laadkabel worden geüpgraded op basis van de eisen voor snelladen, maar ook de interfaces en kabels vereisen een speciale behandeling om de impedantie en warmteontwikkeling te verminderen.
Snelladen voor beginners wordt over het algemeen gedefinieerd als 30W (of 22.5W) omdat de kosten daarvan het laagst zijn. Dit vermogensniveau is grotendeels gebaseerd op de stroomcapaciteit van 3A van standaardkabels.  
De oplaadinterfaces van mobiele telefoons zijn in principe gestandaardiseerd naar USB-C-poorten, en kabels worden hoofdzakelijk onderverdeeld in twee categorieën: A naar C en C naar C. Kabels met een stroomsterkte van meer dan 6A zijn standaard geworden voor het snel opladen van mobiele telefoons, maar een e-markering aan de binnenkant van de kabel is vereist om de stroomsterkte aan te geven. Onze vindingrijke en dappere Chinezen hebben zelfs een A naar C-kabel met een extra CC-pin uitgevonden, wat een nieuwe dimensie toevoegt aan de toch al kleurrijke snellaadoplossingen.  
       

Conclusie

Onderstaande afbeelding is een compleet architectuurdiagram van een bekabeld laadsysteem. Elke module is duidelijk zichtbaar en in één oogopslag te herkennen. Het diagram dient als samenvatting van het technische architectuurgedeelte van dit artikel.
   
Dit artikel geeft een korte introductie van de chipoplossing voor het volledige snellaadcircuit van mobiele telefoons. Veel Chinese fabrikanten hebben hier al diepgaande kennis over opgedaan en grote vooruitgang geboekt. Tegelijkertijd zien we echter ook dat de meeste fabrikanten zich momenteel slechts op een bepaald onderdeel van het snellaadcircuit richten, en dat slechts een handjevol bedrijven in staat is een complete oplossing voor het gehele snellaadcircuit van mobiele telefoons te bieden. Afgaande op het huidige snellaadlandschap zullen slechts enkele bedrijven met een sterke invloed en marktpositie, zoals Qualcomm, TI en Nanxin, de grootste winnaars in dit segment worden.  
De volgende tabel geeft een overzicht van enkele representatieve fabrikanten van diverse functionele modules voor snelladen van mobiele telefoons.
 

De afgelopen jaren heeft de binnenlandse halfgeleiderindustrie een snelle ontwikkeling doorgemaakt. Enerzijds is de technische capaciteit geleidelijk aan volwassener geworden. Anderzijds is dit te danken aan de sterke steun van het nationale beleid en de krachtige steun van fabrikanten van mobiele telefoons. Veel halfgeleiderfabrikanten zijn als paddenstoelen uit de grond geschoten. Dit is natuurlijk een positieve ontwikkeling, maar om groter en sterker te worden, moet je een zekere schaal en een uitgebreid productaanbod hebben. Alleen binnenlandse bedrijven zoals Silicon Power, Shengbangwei en Nanxin kunnen met de steun van deze trend verder groeien.

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen uit "Semiconductor Industry Observation". Dit artikel geeft uitsluitend de persoonlijke mening van de auteur weer en vertegenwoordigt niet de standpunten van Sacco Micro en de industrie. Het is alleen bedoeld voor herpublicatie en verspreiding ter ondersteuning van de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.

Telefoonnummer van het bedrijf: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li

Vraag: 332496225 Manager Qiu

Adres: Kamer 809, Gebouw C, Zhantao Technologiegebouw, Minzhilaan 1079, Longhua Nieuw District, Shenzhen