เทคโนโลยีการชาร์จเร็วสำหรับโทรศัพท์มือถือพัฒนาไปอย่างรวดเร็วมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบรนด์โทรศัพท์มือถือรายใหญ่ 5 แบรนด์ในประเทศ ซึ่งได้แซงหน้า Apple และ Samsung ในด้านกำลังและความเร็วในการชาร์จ และส่งผลให้ผู้ผลิตชิปชาร์จเร็วต่างพัฒนาเทคโนโลยีและผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่อง และออกผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ ออกมาอยู่เสมอ  
บริษัท Texas Instruments ยักษ์ใหญ่ระดับโลกด้านชิปอนาล็อก เป็นผู้นำในตลาดการจัดการพลังงานและเป็นแบบอย่างที่อุตสาหกรรมเลียนแบบมาโดยตลอด นอกจากนี้ยังครองตลาดการชาร์จเร็วสำหรับโทรศัพท์มือถืออย่างเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความสามารถทางเทคนิคและศักยภาพด้านการวิจัยและพัฒนาของผู้ผลิตชิปชาร์จในประเทศที่พัฒนาขึ้นอย่างมาก ประกอบกับอิทธิพลของสภาพแวดล้อมระหว่างประเทศและการสนับสนุนจากนโยบายของประเทศ ทำให้พวกเขาประสบความสำเร็จในการพัฒนาอย่างมาก บริษัทเซมิคอนดักเตอร์เกิดใหม่ในประเทศบางแห่ง เช่น Nanxin, Xidi Micro เป็นต้น มีผลงานที่โดดเด่นมากในตลาดการชาร์จเร็วสำหรับโทรศัพท์มือถือ  
Fast charging has become an essential feature of mid-to-high-end mobile phones, and it also accounts for a large part of the cost of mobile phones. This is a system project with a long link, including charging heads, interfaces, charging cables, fast charging chips, battery connectors, cells and other power paths, as well as a communication protocol called the soul of fast charging. Every part of the power link must achieve high efficiency and high power to make fast charging possible, and there must be no shortcomings.  
This article brings you an introduction to the full-link chip function module of the mobile phone fast charging solution, including charging heads, mobile phone fast charging chips, protocol solutions, etc.  
       

หัวชาร์จ

หัวชาร์จเป็นแหล่งพลังงานหลักของระบบชาร์จเร็วทั้งหมด มีการพัฒนาอย่างก้าวกระโดดจากรุ่นแรกสุดที่ 2.5 วัตต์ มาเป็นรุ่นปัจจุบันที่มีกำลังไฟสูงสุด 200 วัตต์ และด้วยการใช้วัสดุ Gan รุ่นล่าสุด ทำให้ประสิทธิภาพสูงขึ้นและขนาดเล็ลง  
ภาพด้านล่างเป็นแผนภาพบล็อกของโซลูชัน AC/DC ซึ่งประกอบด้วยโมดูลควบคุมหลักสามโมดูล ได้แก่ ด้านปฐมภูมิ ด้านทุติยภูมิ และโปรโตคอล รวมถึงหม้อแปลง อุปกรณ์ป้อนกลับแบบแยกส่วน ฯลฯ โดยจะมีการเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสมตามระดับกำลังไฟฟ้าที่แตกต่างกัน เพื่อตอบสนองความต้องการด้านกำลังไฟฟ้าและความต้องการของลูกค้า  
   
AC/DC mostly adopts the classic flyback architecture. Under high power, soft switching, gallium nitride devices, and PFC and other technologies will be used to further improve efficiency and thereby increase power.
สายชาร์จขนาดเล็กแบบต่างๆ เช่น สายชาร์จแบบแท่ง สายชาร์จแบบบิสกิต เป็นต้น ที่เราเคยเห็นนั้น ใช้วัสดุและเทคโนโลยีใหม่ๆ จำนวนมาก เช่น MOS ที่ทำจากแกลเลียมไนไตรด์ และหม้อแปลงแบบแผงเรียบ  
In the charging head market, it used to be dominated by foreign and Taiwanese brands. Foreign brands such as ON, PI, Dialog (iwatt), which mainly make primary and secondary sides, and Infineon (Cypress), which mainly handles agreements; Taiwanese brands such as Tongjia and Angbao, which can provide complete solutions, etc.  
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตในประเทศได้ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในด้าน AC/DC เช่น SiLijie, Jiehuat, Xinpengwei, Shilanwei เป็นต้น ซึ่งส่วนใหญ่ดำเนินธุรกิจด้านการผลิตขั้นต้นและขั้นรอง ในขณะที่ Yingjixin, Zhilong, Huinengtai เป็นต้น ส่วนใหญ่ดำเนินธุรกิจด้านข้อตกลง และ Shanghai Nanxin ซึ่งให้บริการโซลูชันแบบครบวงจร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Nanxin ยังมีโซลูชันไดรฟ์ตรงแบบแกลเลียมไนไตรด์รุ่นที่สามที่ครบวงจรอีกด้วย  
       

ชิปชาร์จเร็วในโทรศัพท์มือถือ

ระบบชาร์จเร็วในโทรศัพท์มือถือเป็นหัวใจสำคัญของระบบชาร์จทั้งหมด หน้าที่หลักคือการแปลงพลังงานที่ส่งมาจากหัวชาร์จให้มีประสิทธิภาพ ชาร์จในลักษณะที่เซลล์แบตเตอรี่สามารถรับได้ และยังทำหน้าที่ตรวจจับและป้องกันต่างๆ อีกด้วย  
Efficiency has always been the biggest bottleneck restricting fast charging of mobile phones. Because mobile phones have very little space and user experience must be considered, heating is a very headache.  
  จนถึงปัจจุบัน สถาปัตยกรรมการชาร์จในโทรศัพท์มือถือได้ผ่านการพัฒนามาแล้วสามรุ่น:    
 

• การชาร์จเชิงเส้น
• การชาร์จสวิตช์
• การชาร์จปั๊มประจุ

ระบบการชาร์จแบบเชิงเส้นถูกยกเลิกไปอย่างสิ้นเชิงในสมาร์ทโฟนแล้ว และปัจจุบันเหลือเพียงโทรศัพท์ฟีเจอร์โฟนระดับล่างสุดเท่านั้นที่ยังคงใช้งานอยู่  
ปัจจุบันการชาร์จแบบสลับกระแสเป็นรูปแบบการชาร์จหลักสำหรับโทรศัพท์มือถือ ประสิทธิภาพโดยทั่วไปอยู่ที่ระหว่าง 88% ถึง 92% และระดับกำลังไฟในการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 18 วัตต์ ตัวอย่างเช่น TI BQ2560x เป็นที่ชาร์จหลักอเนกประสงค์ ซึ่งสามารถชาร์จเบื้องต้น ชาร์จด้วยกระแสคงที่ได้ถึง 18 วัตต์ และชาร์จจนเต็มได้  
In mobile phones, the main charger is usually integrated within the PMI of the platform. Some manufacturers will add an additional switch charging chip to dissipate heat and achieve a better user experience.  
โซลูชันพิเศษบางอย่างสามารถให้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นได้ เช่น MP2762 ของ MPS และ BQ25790 ของ TI รวมถึง SC8982 ของ Nanxin ซึ่งเป็นโซลูชันการชาร์จแบบเพิ่มและลดแรงดันสำหรับแบตเตอรี่แบบสองสายที่สามารถให้ประสิทธิภาพสูงถึงประมาณ 95%  
การชาร์จแบบสวิตช์เป็นโซลูชันการชาร์จรุ่นที่สอง แต่ยังคงมีข้อจำกัดทางเทคนิคอยู่มาก มีผู้ผลิตในประเทศไม่มากนักที่สามารถทำได้อย่างดี ปัจจุบัน แพลตฟอร์มโทรศัพท์มือถือและ TI เป็นผู้เล่นหลักอย่างแท้จริง ส่วนผู้ผลิตในประเทศส่วนใหญ่ได้แก่ Silicon Power, Shengbang Micro และ Nanxin  
ปัจจุบัน การชาร์จแบบปั๊มประจุ (Charge pump charging) เป็นวิธีเดียวที่สามารถชาร์จโทรศัพท์มือถือระดับกลางถึงระดับสูงได้อย่างรวดเร็ว มีประสิทธิภาพสูงมาก โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 97% และใช้เป็นวิธีการชาร์จเสริมสำหรับกระบวนการชาร์จแบบกระแสคงที่  
ชื่อทางวิทยาศาสตร์ของระบบชาร์จเร็วคือ "การชาร์จตรงแรงดันสูง" เมื่อพูดถึงการชาร์จตรง เราต้องกล่าวถึงเทคโนโลยี "การชาร์จตรงแรงดันต่ำ" ของ OPPO ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกในด้านแหล่งจ่ายไฟในประเทศ "การชาร์จตรงแรงดันสูง" นั้นพัฒนาต่อยอดมาจากเทคโนโลยีนี้  
โดยทั่วไปแล้ว เครื่องชาร์จแบบปั๊มประจุจะทำงานตามอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้า เช่น 2:1 แบบคลาสสิก, 4:2 สำหรับกำลังสูง, 4:1, 6:2 สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงพิเศษ เป็นต้น  
ผลิตภัณฑ์ 2:1 ส่วนใหญ่ใช้ในระดับกำลังไฟชาร์จปานกลางที่ 30-50 วัตต์; 4:2 ส่วนใหญ่ใช้ในโซลูชันแบตเตอรี่แบบสองสายกำลังสูง; และสถาปัตยกรรม 4:1 รุ่นล่าสุดใช้ในสถาปัตยกรรมแบตเตอรี่ 1S กำลังสูง ซึ่งได้รับประโยชน์จากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอัตราการชาร์จแบตเตอรี่เช่นกัน  
นับตั้งแต่ ON, Dialog และ TI เปิดตัวผลิตภัณฑ์วงจรปั๊มประจุเป็นครั้งแรก ผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือในประเทศก็สัมผัสได้ถึงการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในทันที ในขณะเดียวกัน ผู้ผลิตชิปในประเทศหลายรายก็เร่งพัฒนาตามมา และประสบความสำเร็จในระดับหนึ่งภายในระยะเวลาอันสั้น  
ชิปชาร์จปั๊มแบบผลิตจำนวนมากรุ่นแรกของเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศคือชิปชาร์จปั๊ม 4:2 จาก Xidi Micro ซึ่งใช้สำหรับการแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบง่ายๆ แต่ผู้ผลิตชิปชาร์จปั๊มแบบผลิตจำนวนมากรายแรกคือ SC8551 ของ Shanghai Nanxin ซึ่งเข้ากันได้กับ BQ25970 ซึ่งเป็นชิปคลาสสิกในอุตสาหกรรม  
นอกเหนือจากแพลตฟอร์มแล้ว ผู้ผลิตหลายรายยังได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ปั๊มประจุหลากหลายประเภทอีกด้วยแบรนด์ต่างประเทศ เช่น:  
 

• TI： เครื่องชาร์จ 2:1、4:2
• Lion: เครื่องชาร์จ 2:1; ตัวแปลง 4:2; ตัวแปลง 6:2 (เพิ่งถูกซื้อกิจการโดย Cirrus Logic)
• แม็กซิม: ตัวแปลง 2:1

  แบรนด์ในประเทศ ได้แก่:    
 

• นานซิน: ที่ชาร์จ 2:1 (30w/40w); ที่ชาร์จ 2:1 พร้อมโปรโตคอล; ตัวแปลง 2:1; ตัวแปลง 4:2; ที่ชาร์จ 4:2; ที่ชาร์จ 4:1; ตัวแปลง 6:2;
• Xidiwei: ที่ชาร์จ 2:1; ตัวแปลง 4:2
• ซิลิคอน ลี่จี้: ที่ชาร์จ 2:1; ที่ชาร์จ 4:2
• Chipmax: เครื่องชาร์จ 2:1 (เดิมชื่อ Silicon Mitus ซึ่งถูกซื้อกิจการโดยทุนของรัฐในปีนี้)
• เซนต์บอนเว: ที่ชาร์จ 2:1;

เครื่องชาร์จแบบปั๊มประจุจ่ายพลังงานสูงโดยตรงให้กับแบตเตอรี่ ดังนั้นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจึงสูงมาก ผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือแบรนด์ต่างๆ จึงระมัดระวังเป็นอย่างมากในการนำมาใช้ ปัจจุบัน นอกเหนือจากแพลตฟอร์มและ TI แล้ว ผู้ผลิตในประเทศส่วนใหญ่ก็ใช้ผลิตภัณฑ์ของ Nanxin อยู่ จากรายงานการถอดประกอบล่าสุดบางฉบับ พบว่าผลิตภัณฑ์ปั๊มประจุรุ่นใหม่ของ Nanxin หลายรุ่นถูกนำไปใช้ในโทรศัพท์มือถือหลายยี่ห้อ เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะของผลิตภัณฑ์นี้ ผู้ผลิตชั้นนำจึงยังคงครองตลาดอยู่ และโอกาสของผู้ที่เข้ามาทีหลังนั้นมีน้อย  
ภาพด้านล่างเป็นแผนภาพบล็อกของระบบชาร์จเร็วในโทรศัพท์มือถือ ซึ่งรวมถึงชิปโปรโตคอลการชาร์จด้วย  
   
       

โปรโตคอลการชาร์จ

โปรโตคอลคือหัวใจสำคัญของการชาร์จเร็ว ในระหว่างกระบวนการชาร์จเร็วทั้งหมด ระบบของโทรศัพท์มือถือและหัวชาร์จจะต้องสื่อสารกันแบบเรียลไทม์ และแรงดัน/กระแสไฟฟ้าจะต้องได้รับการปรับและตรวจสอบอย่างแม่นยำแบบเรียลไทม์ เพื่อให้กระบวนการชาร์จเร็วของหัวชาร์จทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ  
  ในปัจจุบัน แบรนด์โทรศัพท์มือถือรายใหญ่แต่ละแบรนด์ต่างมีข้อตกลงส่วนตัวของตนเอง เช่น:  

• โปรโตคอลส่วนตัวของ Xiaomi ที่ใช้ CC เป็นพื้นฐาน;
• Huawei/Honor SCP;
• OPPO ของ VOOC;
• VIVO ของแฟลชชาร์จ;
• โปรโตคอลส่วนตัว I2C ​​ของ Transsion เป็นต้น

  แพลตฟอร์มมือถือยังมีโซลูชันโปรโตคอลของตนเองด้วย เช่น:  

• ซีรี่ส์ QC ของ Qualcomm
• MTK ของ PE

  Of course, there are also specialized agreement alliances, such as:  

• PD of US USB-IF;
• UFCS ของลีกกรีนลีกภายในประเทศ

ชิปโปรโตคอลส่วนใหญ่ในโทรศัพท์มือถือถูกใช้งานผ่านแพลตฟอร์มหรือไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) นอกจากนี้ยังมีบางกรณีพิเศษที่ต้องการการปรับแต่ง เช่น ชิปโปรโตคอล QC ของ Yingjixin และชิป PD phy ของ Richtek เป็นต้น  
ข้อตกลงความสามารถในการทำงานร่วมกันของจีนเอง หรือ UFCS ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมองในแง่ดีเกี่ยวกับอนาคต มีแผนที่จะได้รับการสนับสนุนจากผู้ผลิตรายใหญ่ นอกจากผู้ผลิตหลายรายแล้ว Silicon Power, Nanxin, Rockchip, Angbao, Chippeng Micro และอื่นๆ ก็เข้าร่วมเป็นพันธมิตรและมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการร่างข้อตกลง UFCS และการพัฒนาชิป จากมุมมองระยะยาว โปรโตคอลต่างๆ จะถูกรวมและบูรณาการเข้ากับแพลตฟอร์มนี้  
ชิปโปรโตคอลต้องมีอยู่ในโทรศัพท์มือถือและหัวชาร์จ สำหรับชิปโปรโตคอลภายในโทรศัพท์มือถือ โปรดดูแผนภาพบล็อกในบทก่อนหน้า ต่อไปนี้เป็นแผนภาพการใช้งานพื้นฐานของชิปโปรโตคอลในหัวชาร์จ  
   
       

อินเทอร์เฟซและสายเคเบิล

ไม่เพียงแต่โมดูลชิปต่างๆ ในวงจรการชาร์จเท่านั้นที่ต้องได้รับการอัปเกรดให้ตรงตามข้อกำหนดการชาร์จเร็ว แต่ส่วนต่อประสานและสายเคเบิลก็จำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงเป็นพิเศษเพื่อลดความต้านทานและการเกิดความร้อนด้วย
โดยทั่วไปแล้ว การชาร์จเร็วระดับเริ่มต้นจะกำหนดไว้ที่ 30 วัตต์ (หรือ 22.5 วัตต์) เนื่องจากต้นทุนต่ำที่สุด ระดับกำลังไฟนี้ส่วนใหญ่กำหนดตามความสามารถในการจ่ายกระแส 3 แอมป์ของสายเคเบิลมาตรฐาน  
อินเทอร์เฟซการชาร์จของโทรศัพท์มือถือส่วนใหญ่ถูกรวมเป็นพอร์ต C และสายเคเบิลหลักๆ แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ A ถึง C และ C ถึง C สายเคเบิลที่มีความสามารถในการจ่ายกระแสไฟเกิน 6A กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับโทรศัพท์มือถือที่ชาร์จเร็ว แต่จะต้องมีเครื่องหมาย e-mark อยู่ภายในสายเคเบิลเพื่อระบุความสามารถในการจ่ายกระแสไฟ ชาวจีนผู้ขยันและกล้าหาญของเราได้คิดค้นสายเคเบิลพอร์ต A ถึง C ที่มีพิน CC เพิ่มเข้ามา ทำให้โซลูชันการชาร์จเร็วที่มีสีสันอยู่แล้วนั้นมีความแปลกใหม่ยิ่งขึ้น  
       

สรุป

ภาพด้านล่างนี้เป็นแผนภาพสถาปัตยกรรมแบบครบวงจรของการชาร์จแบบใช้สาย แต่ละโมดูลสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนและเข้าใจได้ง่าย แผนภาพนี้ทำหน้าที่เป็นบทสรุปของส่วนสถาปัตยกรรมทางเทคนิคในบทความนี้
   
บทความนี้แนะนำโดยสังเขปเกี่ยวกับโซลูชันชิปสำหรับวงจรการชาร์จเร็วของโทรศัพท์มือถือ ผู้ผลิตในประเทศหลายรายได้วางแผนอย่างละเอียดและมีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านนี้แล้ว ในขณะเดียวกัน เราก็พบว่าผู้ผลิตส่วนใหญ่ในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่เพียงบางส่วนของวงจรการชาร์จเร็วเท่านั้น และมีเพียงไม่กี่บริษัทที่มีความสามารถในการนำเสนอโซลูชันที่ครบวงจรสำหรับวงจรการชาร์จเร็วของโทรศัพท์มือถือทั้งหมด เมื่อพิจารณาจากสถานการณ์การชาร์จเร็วในปัจจุบัน มีเพียงไม่กี่บริษัทที่มีอิทธิพลและความแข็งแกร่ง เช่น Qualcomm, TI และ Nanxin ที่จะกลายเป็นผู้ชนะรายใหญ่ที่สุดในด้านนี้  
The following table lists some representative manufacturers of various functional modules of mobile phone fast charging.
 

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในด้านหนึ่ง ความสามารถทางเทคนิคค่อยๆ พัฒนาขึ้น ในอีกด้านหนึ่ง ก็ได้รับการสนับสนุนอย่างแข็งแกร่งจากนโยบายของรัฐบาลและผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือ ทำให้มีผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์เกิดขึ้นมากมายราวกับเห็ดหลังฝนตก แน่นอนว่านี่เป็นปรากฏการณ์ที่ดี แต่การที่จะเติบโตและแข็งแกร่งขึ้นได้นั้น ต้องมีขนาดที่เหมาะสมและมีการวางแผนสายผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุม มีเพียงบริษัทในประเทศอย่าง Silicon Power, Shengbangwei และ Nanxin เท่านั้นที่สามารถก้าวไปได้สูงและไกลกว่านี้ด้วยการสนับสนุนจากกระแสของยุคสมัยเช่นนี้

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้คัดลอกมาจาก "การสังเกตการณ์อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์" บทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น และไม่ได้แสดงถึงความคิดเห็นของบริษัท Sacco Micro และอุตสาหกรรมโดยรวม การคัดลอกและแบ่งปันนี้มีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปคัดลอก หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น