Cep telefonlarında hızlı şarj teknolojisi son yıllarda çok hızlı bir şekilde gelişti, özellikle de şarj gücü ve hızı açısından Apple ve Samsung'u geride bırakan beş büyük yerli cep telefonu markası, hızlı şarj çip üreticilerini sürekli olarak teknoloji ve ürünlerini geliştirmeye ve yenilerini piyasaya sürmeye yönlendirdi.  
Analog çipler alanında uluslararası bir dev olan Texas Instruments, güç yönetimi pazarında her zaman bir oligark ve sektörün taklit etmesi gereken bir ölçüt olmuştur. Ayrıca cep telefonu hızlı şarj pazarında da tam bir varlığa sahiptir. Bununla birlikte, son yıllarda, yerli şarj çip üreticilerinin teknik yetenekleri ve Ar-Ge kapasitelerinin büyük ölçüde gelişmesi ve uluslararası ortamın etkisi ve ulusal politikaların desteğiyle önemli bir gelişme kaydetmişlerdir. Nanxin, Xidi Micro gibi bazı yeni ortaya çıkan yerli yarı iletken şirketleri, cep telefonu hızlı şarj pazarında çok dikkat çekici bir performans sergilemektedir.  
Hızlı şarj, orta ve üst segment cep telefonlarının vazgeçilmez bir özelliği haline geldi ve cep telefonlarının maliyetinin büyük bir bölümünü de oluşturuyor. Bu, şarj başlıkları, arayüzler, şarj kabloları, hızlı şarj çipleri, pil konektörleri, hücreler ve diğer güç yolları ile hızlı şarjın ruhu olarak adlandırılan bir iletişim protokolünü içeren uzun bir bağlantı sistemine sahip bir projedir. Hızlı şarjı mümkün kılmak için güç bağlantısının her parçası yüksek verimlilik ve yüksek güç sağlamalı ve hiçbir eksiklik olmamalıdır.  
Bu makale, şarj başlıkları, cep telefonu hızlı şarj çipleri, protokol çözümleri vb. dahil olmak üzere, cep telefonu hızlı şarj çözümünün tam bağlantılı çip fonksiyon modülüne bir giriş niteliğindedir.  
       

Şarj başlığı

Şarj başlığı, tüm hızlı şarj bağlantısının enerji sağlayıcısıdır. İlk 2.5 W'tan günümüzdeki en yüksek 200 W'a kadar büyük bir gelişim göstermiştir. Ve en yeni Gan malzemelerinin desteğiyle, verimlilik artırılabilir ve hacim küçültülebilir.  
Aşağıdaki şekil, esas olarak üç kontrol modülünden (birincil taraf, ikincil taraf ve protokol) ve ayrıca transformatörlerden, izolasyon geri besleme cihazlarından vb. oluşan bir AC/DC çözümünün blok diyagramıdır. Farklı güç seviyelerine göre, farklı güç gereksinimlerini ve müşteri ihtiyaçlarını karşılamak için uygun seçimler yapılır.  
   
AC/DC devreleri çoğunlukla klasik flyback mimarisini benimser. Yüksek güç altında, verimliliği daha da artırmak ve böylece gücü yükseltmek için yumuşak anahtarlama, galyum nitrür cihazları, PFC ve diğer teknolojiler kullanılacaktır.
Gördüğümüz minyatür ruj şarj başlıklarının, bisküvi şarj başlıklarının vb. bazılarında galyum nitrür MOS ve düz panel transformatörler gibi çok sayıda yeni malzeme ve teknoloji kullanılıyor.  
Şarj başlığı pazarında eskiden yabancı ve Tayvanlı markalar hakimdi. ON, PI, Dialog (iwatt) gibi yabancı markalar ağırlıklı olarak birincil ve ikincil parçalar üretirken, Infineon (Cypress) ağırlıklı olarak anlaşmalar yapıyordu; Tongjia ve Angbao gibi Tayvanlı markalar ise komple çözümler sunabiliyordu.  
Son yıllarda, SiLijie, Jiehuat, Xinpengwei, Shilanwei gibi yerli üreticiler AC/DC alanında hızlı atılımlar gerçekleştirmişlerdir; bu firmalar ağırlıklı olarak birincil ve ikincil tarafta faaliyet göstermektedir; Yingjixin, Zhilong, Huinengtai gibi firmalar ise ağırlıklı olarak anlaşmalı üretim yapmaktadır; komple çözümler sunan Şanghay Nanxin ise özellikle üçüncü nesil galyum nitrür doğrudan tahrik çözümü de sunmaktadır.  
       

Cep telefonunda hızlı şarj çipi

Cep telefonlarındaki hızlı şarj çözümü, tüm şarj zincirinin temel halkasıdır. Ana işlevi, şarj başlığından gönderilen enerjiyi verimli bir şekilde dönüştürmek, pil hücresinin kabul edebileceği şekilde şarj etmek ve ayrıca bir dizi algılama ve koruma işlevini tamamlamaktır.  
Mobil telefonların hızlı şarj edilmesini kısıtlayan en büyük darboğaz her zaman verimlilik olmuştur. Mobil telefonların çok az depolama alanına sahip olması ve kullanıcı deneyiminin de göz önünde bulundurulması gerektiği için, ısınma büyük bir sorun teşkil etmektedir.  
  Bugüne kadar, cep telefonlarındaki şarj mimarisi üç nesil gelişim sürecinden geçti:    
 

• doğrusal şarj
• şarjı değiştir
• şarj pompası şarjı

Akıllı telefonlarda doğrusal şarj tamamen ortadan kalktı ve yalnızca ultra düşük fiyatlı özellikli telefonlarda hala kullanılıyor.  
Anahtarlı şarj, günümüzde cep telefonlarında yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Verimlilik genellikle %88 ile %92 arasında değişmekte ve şarj gücü seviyesi yaklaşık 18W'tır. Örneğin, TI'nin BQ2560x modeli, ön şarj, 18W'a kadar sabit akım aşaması ve son şarj cihazının tüm şarj işlemlerini tamamlayabilen evrensel bir ana şarj cihazıdır.  
Cep telefonlarında ana şarj cihazı genellikle platformun PMI'sına entegre edilmiştir. Bazı üreticiler, ısıyı dağıtmak ve daha iyi bir kullanıcı deneyimi sağlamak için ek bir anahtarlamalı şarj çipi ekler.  
MPS'nin MP2762 ve TI'nin BQ25790 modelleri ile Nanxin'in SC8982 modeli gibi bazı özel çözümler daha yüksek verimlilik sağlayabilir; bu model, çift sıralı bataryalar için yaklaşık %95'e varan verimlilik sağlayabilen bir yükseltici ve düşürücü şarj çözümüdür.  
Switch şarj, ikinci nesil bir şarj çözümüdür, ancak hala ciddi teknik zorlukları vardır. Bunu iyi yapabilen yerli üretici sayısı azdır. Şu anda, mobil telefon platformları ve TI mutlak ana oyunculardır. Yerli üreticiler ise ağırlıklı olarak Silicon Power, Shengbang Micro ve Nanxin'dir.  
Şarj pompasıyla şarj, şu anda orta ve üst düzey cep telefonlarının hızlı şarjı için tek çözümdür. Genellikle %97 civarında ultra yüksek verimliliğe sahiptir ve sabit akım şarj işlemi için yardımcı bir şarj çözümü olarak kullanılır.  
Şarj pompasının bilimsel adı "yüksek voltajlı direkt şarj"dır. Direkt şarjdan bahsedildiğinde, yerli güç kaynağı alanında öncü olan OPPO'nun "düşük voltajlı direkt şarj" teknolojisinden bahsetmek gerekir. "Yüksek voltajlı direkt şarj" bu teknolojiye dayanmaktadır.  
Şarj pompası şarj cihazları genellikle klasik 2:1, yüksek güçlü 4:2, 4:1, ultra yüksek voltajlı 6:2 gibi voltaj oranlarına göre çalışır.  
2:1 oranındaki ürünler ağırlıklı olarak 30-50 W orta şarj gücü seviyelerinde kullanılır; 4:2 oranındaki ürünler ise ağırlıklı olarak yüksek güçlü çift sıralı batarya çözümlerinde kullanılır; ve en yeni 4:1 mimarisi, batarya şarj hızlarının hızlı gelişiminden de faydalanan yüksek güçlü 1S batarya mimarisinde kullanılır.  
ON, Dialog ve TI'ın şarj pompası ürünlerini piyasaya sürmesinden bu yana, yerli cep telefonu üreticileri büyük bir değişimin habercisi olduğunu hemen hissettiler. Aynı zamanda, birçok yerli çip üreticisi de aktif olarak bu gelişmeleri takip etti ve kısa bir süre içinde belirli bir ölçüde öne geçmeyi başardı.  
Yerli üretimde seri üretilen ilk yarı iletken şarj pompası, basit voltaj dönüştürme için kullanılan Xidi Micro'nun 4:2 şarj pompası çipidir; ancak seri üretimde şarj pompası şarj çipi üreten ilk firma, sektörün klasikleşmiş BQ25970'i ile uyumlu olan Şanghay Nanxin'in SC8551'idir.  
Platformların yanı sıra, birçok üretici çeşitli şarj pompası ürünleri de piyasaya sürdü.Yabancı markalar şunlardır:  
 

• TI: 2:1, 4:2 şarj cihazı
• Lion: 2:1 şarj cihazı; 4:2 dönüştürücü; 6:2 dönüştürücü (Cirrus Logic tarafından yeni satın alındı)
• Maksimum: 2:1 dönüştürücü

  Yerli markalar şunlardır:    
 

• Nanxin: 2:1 şarj cihazı (30w/40w); protokollü 2:1 şarj cihazı; 2:1 dönüştürücü; 4:2 dönüştürücü; 4:2 şarj cihazı; 4:1 şarj cihazı; 6:2 dönüştürücü;
• Xidiwei: 2:1 şarj cihazı; 4:2 dönüştürücü
• Silikon Lijie: 2:1 şarj cihazı; 4:2 şarj cihazı
• Chipmax: 2:1 şarj cihazı; (eski adıyla Silicon Mitus, bu yıl devlet sermayesi tarafından satın alındı)
• St. Bonwe: 2:1 şarj cihazı;

Şarj pompası şarj cihazı, bataryaya doğrudan yüksek güçlü şarj sağladığı için güvenlik gereksinimleri çok yüksektir. Markalı cep telefonu üreticileri, bu ürünün piyasaya sürülmesi konusunda çok temkinli davranıyorlar. Şu anda, platformlar ve TI dışında, yerli üreticilerin yalnızca Nanxin tarafından gönderilen çok sayıda ürünü bulunuyor. Son zamanlardaki bazı inceleme raporlarında, Nanxin'in yeni şarj pompası ürünlerinin birçok marka cep telefonunda kullanıldığı görülebiliyor. Bu ürünün özgünlüğü nedeniyle, önde gelen üreticiler güçlü konumlarını koruyacak ve sonradan gelenlerin şansı düşük olacaktır.  
Aşağıdaki resim, şarj protokolü çip çözümünü de içeren, bir cep telefonundaki hızlı şarj çözümünün blok diyagramıdır.  
   
       

Şarj protokolü

Protokol, hızlı şarjın özüdür. Tüm hızlı şarj işlemi boyunca, cep telefonu sistemi ve şarj başlığı gerçek zamanlı olarak iletişim kurmalı ve şarj pompasının hızlı şarj işlemini gerçekleştirmek için voltaj/akım doğru bir şekilde ayarlanmalı ve gerçek zamanlı olarak izlenmelidir.  
  Şu anda, her büyük cep telefonu markasının kendine ait özel bir anlaşması bulunmaktadır, örneğin:  

• Xiaomi'nin CC tabanlı özel protokolü;
• Huawei/Honor SCP;
• OPPO ve VOOC;
• VIVO Flaş şarj cihazı;
• Transsion'ın I2C özel protokolü, vb.

  Mobil platformların da kendilerine özgü protokol çözümleri vardır, örneğin:  

• Qualcomm'un QC serisi
• MTK的PE

  Elbette, aşağıdakiler gibi uzmanlaşmış anlaşma ittifakları da mevcuttur:  

• ABD USB-IF'nin kamu malı;
• UFCS, Yerel Yeşil Lig'in bir parçasıdır.

Cep telefonlarındaki protokol çiplerinin çoğu platformlar veya mikrodenetleyiciler (MCU'lar) aracılığıyla uygulanır. Yingjixin, Weiquan'ın QC protokol çipi, Richtek'in PD phy'si gibi özelleştirme gerektiren bazı özel durumlar da vardır.  
Genel olarak geleceğe iyimser bakan Çin'in kendi birlikte çalışabilirlik anlaşması olan UFCS, büyük üreticilerin desteğini almayı planlıyor. Birkaç üreticinin yanı sıra Silicon Power, Nanxin, Rockchip, Angbao, Chippeng Micro vb. şirketler de ittifaka katılıyor ve UFCS anlaşmasının oluşturulmasına ve çiplerin geliştirilmesine aktif olarak katkıda bulunuyor. Uzun vadeli perspektiften bakıldığında, çeşitli protokoller birleştirilerek platforma entegre edilecek.  
Protokol çipinin hem cep telefonunda hem de şarj ünitesinde bulunması gerekmektedir. Cep telefonundaki protokol çipi için lütfen önceki bölümdeki blok diyagramına bakınız. Aşağıda, şarj ünitesindeki protokol çipinin temel uygulama diyagramı verilmiştir.  
   
       

Arayüzler ve kablolar

Şarj bağlantısındaki çeşitli çip modüllerinin hızlı şarj gereksinimlerine göre yükseltilmesi yeterli olmadığı gibi, arayüzler ve kablolar da empedansı ve ısı üretimini azaltmak için özel işlemden geçirilmelidir.
Giriş seviyesi hızlı şarj genellikle 30 W (veya 22.5 W) olarak tanımlanır çünkü maliyeti en düşüktür. Bu güç seviyesi büyük ölçüde standart kabloların 3A akım kapasitesine göre belirlenir.  
Cep telefonlarının şarj arayüzleri temelde C portlarında birleştirildi ve kablolar esas olarak iki kategoriye ayrılıyor: A'dan C'ye ve C'den C'ye. 6A'yı aşan akım kapasitesine sahip kablolar, yüksek güçlü şarjlı cep telefonları için standart ekipman haline geldi, ancak akım kapasitesini belirlemek için kabloların içinde e-işaretleri gerekiyor. Çalışkan ve cesur Çinliler, zaten renkli olan hızlı şarj çözümüne yeni bir boyut katarak, fazladan bir CC pimi içeren bir A'dan C'ye port kablosu bile icat ettiler.  
       

Sonuç

Aşağıdaki resim, kablolu şarjın uçtan uca mimari şemasını göstermektedir. Her modül net bir şekilde görülebilmekte ve bir bakışta anlaşılabilmektedir. Bu, makalenin teknik mimari bölümünün bir özeti niteliğindedir.
   
Bu makale, cep telefonlarının hızlı şarjının tüm aşamaları için çip çözümlerini kısaca tanıtmaktadır. Birçok yerli üretici bu alanda kapsamlı düzenlemeler yapmış ve büyük ilerleme kaydetmiştir. Aynı zamanda, çoğu üreticinin şu anda yalnızca hızlı şarj bağlantısının belirli bir alanına odaklandığını ve yalnızca birkaç şirketin tüm cep telefonu hızlı şarj bağlantısı için eksiksiz bir çözüm sunabildiğini de görüyoruz. Mevcut hızlı şarj ortamına bakıldığında, Qualcomm, TI ve Nanxin gibi güçlü etkiye ve güce sahip birkaç şirketin bu alanda en büyük kazananlar olacağı tahmin edilmektedir.  
Aşağıdaki tabloda, cep telefonu hızlı şarjı için çeşitli fonksiyonel modüllerin bazı temsilci üreticileri listelenmiştir.
 

Son yıllarda yerli yarı iletken sektörü hızla gelişti. Bir yandan teknik yetenekler giderek olgunlaştı, diğer yandan da ulusal politikaların ve cep telefonu üreticilerinin güçlü desteği sayesinde birçok yarı iletken üreticisi adeta mantar gibi çoğaldı. Bu elbette iyi bir durum, ancak daha büyük ve daha güçlü olmak için belirli bir ölçeğe ve kapsamlı bir ürün yelpazesine sahip olmak gerekiyor. Sadece Silicon Power, Shengbangwei ve Nanxin gibi yerli şirketler, bu tür bir çağın trendinin desteğiyle daha yükseğe ve daha ileriye gidebiliyor.

Yasal Uyarı: Bu makale "Yarı İletken Endüstrisi Gözlemi"nden alınmıştır. Bu makale yalnızca yazarın kişisel görüşlerini temsil eder ve Sacco Micro ile sektörün görüşlerini yansıtmaz. Yalnızca fikri mülkiyet haklarının korunmasını desteklemek amacıyla yeniden basım ve paylaşım için kullanılabilir. Yeniden basım için lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir ihlal durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.

Şirket telefon numarası: +86-0755-83044319
Faks: +86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li

QQ: 332496225 Yönetici Qiu

Adres: Shenzhen, Longhua Yeni Bölgesi, Minzhi Caddesi No. 1079, Zhantao Teknoloji Binası, C Binası, Oda 809