Công nghệ sạc nhanh điện thoại di động đã phát triển rất nhanh chóng trong những năm gần đây, đặc biệt là năm thương hiệu điện thoại di động lớn trong nước, đã vượt qua Apple và Samsung về công suất và tốc độ sạc, dẫn đến việc các nhà sản xuất chip sạc nhanh liên tục cải tiến công nghệ và sản phẩm, đồng thời cho ra mắt những sản phẩm mới.  
Texas Instruments, một tập đoàn khổng lồ quốc tế trong lĩnh vực chip analog, luôn là một thế lực độc quyền trong thị trường quản lý năng lượng và là chuẩn mực để ngành công nghiệp noi theo. Tập đoàn này cũng có chỗ đứng vững chắc trong thị trường sạc nhanh điện thoại di động. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, khi năng lực kỹ thuật và năng lực nghiên cứu & phát triển của các nhà sản xuất chip sạc trong nước được cải thiện đáng kể, cùng với ảnh hưởng của môi trường quốc tế và sự hỗ trợ của các chính sách quốc gia, họ đã đạt được những bước phát triển đáng kể. Một số công ty bán dẫn mới nổi trong nước như Nanxin, Xidi Micro, v.v., đã thể hiện hiệu suất rất ấn tượng trong thị trường sạc nhanh điện thoại di động.  
Sạc nhanh đã trở thành một tính năng thiết yếu của điện thoại di động tầm trung đến cao cấp, và nó cũng chiếm một phần lớn chi phí của điện thoại. Đây là một dự án hệ thống với một chuỗi liên kết dài, bao gồm đầu sạc, giao diện, cáp sạc, chip sạc nhanh, đầu nối pin, các cell pin và các đường dẫn điện khác, cũng như một giao thức truyền thông được gọi là linh hồn của sạc nhanh. Mỗi phần của chuỗi liên kết điện phải đạt được hiệu suất cao và công suất cao để có thể sạc nhanh, và không được phép có bất kỳ thiếu sót nào.  
Bài viết này giới thiệu về mô-đun chức năng chip liên kết đầy đủ của giải pháp sạc nhanh điện thoại di động, bao gồm đầu sạc, chip sạc nhanh điện thoại di động, giải pháp giao thức, v.v.  
       

Đầu sạc

Đầu sạc là bộ phận cung cấp năng lượng cho toàn bộ quy trình sạc nhanh. Nó đã phát triển vượt bậc, từ công suất 2.5W ban đầu lên đến mức cao nhất hiện nay là 200W. Và với sự hỗ trợ của vật liệu Gan tiên tiến nhất, hiệu suất được nâng cao hơn và kích thước nhỏ gọn hơn.  
Hình dưới đây là sơ đồ khối của một giải pháp chuyển đổi AC/DC, chủ yếu bao gồm ba mô-đun điều khiển: phía sơ cấp, phía thứ cấp và giao thức, cũng như các máy biến áp, thiết bị phản hồi cách ly, v.v. Tùy thuộc vào mức công suất khác nhau, các lựa chọn tương ứng được thực hiện để đáp ứng các yêu cầu về công suất và nhu cầu khác nhau của khách hàng.  
   
Bộ chuyển đổi AC/DC chủ yếu sử dụng kiến ​​trúc flyback cổ điển. Ở công suất cao, chuyển mạch mềm, các thiết bị gallium nitride, PFC và các công nghệ khác sẽ được sử dụng để cải thiện hiệu suất hơn nữa và do đó tăng công suất.
Một số đầu sạc thu nhỏ hình thỏi son, đầu sạc hình bánh quy, v.v., mà chúng ta đã thấy sử dụng rất nhiều vật liệu và công nghệ mới như MOS gallium nitride và máy biến áp dạng phẳng.  
Trên thị trường đầu sạc, trước đây chủ yếu do các thương hiệu nước ngoài và Đài Loan thống trị. Các thương hiệu nước ngoài như ON, PI, Dialog (iwatt) chủ yếu sản xuất các linh kiện sơ cấp và thứ cấp, và Infineon (Cypress) chủ yếu xử lý các bộ phận kết nối; các thương hiệu Đài Loan như Tongjia và Angbao có thể cung cấp các giải pháp trọn gói, v.v.  
Trong những năm gần đây, các nhà sản xuất trong nước đã có những bước đột phá nhanh chóng trong lĩnh vực chuyển đổi AC/DC, chẳng hạn như SiLijie, Jiehuat, Xinpengwei, Shilanwei, v.v., chủ yếu hoạt động ở phía sơ cấp và thứ cấp; Yingjixin, Zhilong, Huinengtai, v.v. chủ yếu hoạt động theo hợp đồng; và Shanghai Nanxin, nhà cung cấp giải pháp trọn gói, đặc biệt đáng chú ý là Nanxin cũng có giải pháp truyền động trực tiếp gallium nitride thế hệ thứ ba hoàn chỉnh.  
       

Chip sạc nhanh trong điện thoại di động

Giải pháp sạc nhanh trong điện thoại di động là mắt xích cốt lõi trong toàn bộ quy trình sạc. Chức năng chính của nó là chuyển đổi năng lượng được gửi từ đầu sạc một cách hiệu quả, sạc theo cách mà pin có thể tiếp nhận, đồng thời hoàn thành một loạt các chức năng phát hiện và bảo vệ.  
Hiệu suất luôn là trở ngại lớn nhất hạn chế khả năng sạc nhanh của điện thoại di động. Bởi vì điện thoại di động có rất ít không gian và trải nghiệm người dùng phải được xem xét, nên hiện tượng nóng máy là một vấn đề nan giải.  
  Cho đến nay, kiến ​​trúc sạc pin trong điện thoại di động đã trải qua ba thế hệ phát triển:    
 

• sạc tuyến tính
• sạc chuyển mạch
• sạc bơm điện

Công nghệ sạc tuyến tính đã hoàn toàn bị loại bỏ trên điện thoại thông minh, và chỉ còn các điện thoại phổ thông cấp thấp nhất vẫn sử dụng công nghệ này.  
Sạc nhanh hiện đang là xu hướng chủ đạo của điện thoại di động. Hiệu suất thường nằm trong khoảng từ 88% đến 92%, và công suất sạc khoảng 18W. Ví dụ, BQ2560x của TI là một bộ sạc chính đa năng, có thể thực hiện sạc sơ bộ, giai đoạn sạc duy trì dòng điện lên đến 18W, và hoàn tất quá trình sạc đầy.  
Trong điện thoại di động, bộ sạc chính thường được tích hợp trong PMI của nền tảng. Một số nhà sản xuất sẽ thêm chip sạc chuyển mạch bổ sung để tản nhiệt và mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn.  
Một số giải pháp đặc biệt có thể đạt được hiệu suất cao hơn, chẳng hạn như MP2762 của MPS và BQ25790 của TI, cũng như SC8982 của Nanxin, một giải pháp sạc tăng và giảm điện áp cho pin hai chuỗi có thể đạt hiệu suất lên đến khoảng 95%.  
Sạc bằng công nghệ Switch là giải pháp sạc thế hệ thứ hai, nhưng vẫn còn nhiều khó khăn về mặt kỹ thuật. Hiện nay, không có nhiều nhà sản xuất trong nước có thể thực hiện tốt công nghệ này. Các nền tảng điện thoại di động và TI là những người chơi chính tuyệt đối. Các nhà sản xuất trong nước chủ yếu là Silicon Power, Shengbang Micro và Nanxin.  
Sạc bằng bơm điện hiện là giải pháp duy nhất để sạc nhanh các điện thoại di động tầm trung đến cao cấp. Nó có hiệu suất cực cao, thường đạt khoảng 97%, và được sử dụng như một giải pháp sạc phụ trợ cho quá trình sạc dòng điện không đổi.  
Tên khoa học của bơm sạc là "sạc trực tiếp cao áp". Khi nói đến sạc trực tiếp, chúng ta phải kể đến công nghệ "sạc trực tiếp hạ áp" của OPPO, một công nghệ tiên phong trong lĩnh vực cung cấp điện tại Mỹ. "Sạc trực tiếp cao áp" được xây dựng dựa trên công nghệ này.  
Bộ sạc bơm điện thường hoạt động theo tỷ lệ điện áp, chẳng hạn như loại cổ điển 2:1, loại công suất cao 4:2, 4:1, loại điện áp cực cao 6:2, v.v.  
Các sản phẩm 2:1 chủ yếu được sử dụng ở mức công suất sạc trung bình từ 30-50W; 4:2 chủ yếu được sử dụng trong các giải pháp pin kép công suất cao; và kiến ​​trúc 4:1 mới nhất được sử dụng trong kiến ​​trúc pin 1S công suất cao, cũng được hưởng lợi từ sự phát triển nhanh chóng của tốc độ sạc pin.  
Ngay từ khi ON, Dialog và TI cho ra mắt các sản phẩm bơm điện tích, các nhà sản xuất điện thoại di động trong nước đã ngay lập tức nhận thấy một sự thay đổi lớn. Đồng thời, nhiều nhà sản xuất chip trong nước cũng tích cực bắt kịp và thậm chí đạt được một mức độ vượt bậc nhất định trong thời gian ngắn.  
Chip bơm điện tích bán dẫn sản xuất hàng loạt đầu tiên trong nước là chip bơm điện tích 4:2 của Xidi Micro, được sử dụng để chuyển đổi điện áp đơn giản; nhưng nhà sản xuất chip sạc bơm điện tích sản xuất hàng loạt đầu tiên là Shanghai Nanxin với chip SC8551, tương thích với chip BQ25970 kinh điển trong ngành.  
Bên cạnh các nền tảng, một số nhà sản xuất đã cho ra mắt nhiều loại sản phẩm bơm điện áp khác nhau.Các thương hiệu nước ngoài như:  
 

• TI: bộ sạc 2:1:4
• Lion: Bộ sạc 2:1; Bộ chuyển đổi 4:2; Bộ chuyển đổi 6:2 (mới được Cirrus Logic mua lại)
• Tối đa: Bộ chuyển đổi 2:1

  Các thương hiệu trong nước bao gồm:    
 

• Nanxin: Bộ sạc 2:1 (30w/40w); Bộ sạc 2:1 có giao thức; Bộ chuyển đổi 2:1; Bộ chuyển đổi 4:2; Bộ sạc 4:2; Bộ sạc 4:1; Bộ chuyển đổi 6:2;
• Xidiwei: Bộ sạc 2:1; Bộ chuyển đổi 4:2
• Silicon Lijie: Bộ sạc 2:1; Bộ sạc 4:2
• Chipmax: Bộ sạc 2:1; (trước đây là Silicon Mitus, được mua lại bởi vốn nhà nước trong năm nay)
• St. Bonwe: Charger 2:1;

Bộ sạc bơm điện trực tiếp cung cấp năng lượng sạc cao cho pin, do đó yêu cầu về an toàn rất cao. Các nhà sản xuất điện thoại di động thương hiệu rất thận trọng trong việc giới thiệu sản phẩm này. Hiện nay, ngoài các nền tảng và TI, các nhà sản xuất trong nước chỉ có một số lượng lớn sản phẩm do Nanxin cung cấp. Trong một số báo cáo tháo lắp gần đây, có thể thấy rằng nhiều sản phẩm bơm điện mới của Nanxin được sử dụng trong nhiều thương hiệu điện thoại di động khác nhau. Do tính đặc thù của sản phẩm này, các nhà sản xuất hàng đầu sẽ giữ vững vị thế, và cơ hội của những người đến sau là rất nhỏ.  
Hình ảnh bên dưới là sơ đồ khối của giải pháp sạc nhanh trong điện thoại di động, bao gồm cả giải pháp chip giao thức sạc.  
   
       

Giao thức sạc

Giao thức là linh hồn của sạc nhanh. Trong toàn bộ quá trình sạc nhanh, hệ thống điện thoại di động và đầu sạc phải giao tiếp với nhau trong thời gian thực, và điện áp/dòng điện phải được điều chỉnh và giám sát chính xác trong thời gian thực để thực hiện quá trình sạc nhanh của bộ sạc.  
  Hiện nay, mỗi thương hiệu điện thoại di động lớn đều có thỏa thuận riêng, ví dụ như:  

• Giao thức riêng của Xiaomi dựa trên CC;
• Huawei/Honor SCP;
• OPPOVOOC；
• VIVO的Bộ sạc flash;
• Giao thức riêng I2C của Transsion, v.v.

  Các nền tảng di động cũng có các giải pháp giao thức riêng, chẳng hạn như:  

• Dòng QC của Qualcomm
• MTKPE

  Dĩ nhiên, cũng có những liên minh thỏa thuận chuyên biệt, chẳng hạn như:  

• PD của US USB-IF;
• UFCS của Giải đấu Xanh Nội địa.

Hầu hết các chip giao thức trong điện thoại di động được triển khai thông qua các nền tảng hoặc MCU. Cũng có một số trường hợp đặc biệt yêu cầu tùy chỉnh, chẳng hạn như Yingjixin, chip giao thức QC của Weiquan, PD phy của Richtek, v.v.  
Thỏa thuận tương tác giữa các hệ thống chip của Trung Quốc - UFCS, nhìn chung lạc quan về tương lai, có kế hoạch nhận được sự hỗ trợ từ các nhà sản xuất lớn. Bên cạnh một số nhà sản xuất, Silicon Power, Nanxin, Rockchip, Angbao, Chippeng Micro, v.v. cũng tham gia liên minh và tích cực đóng góp vào việc xây dựng thỏa thuận UFCS và phát triển chip. Về lâu dài, các giao thức khác nhau sẽ được thống nhất và tích hợp vào nền tảng này.  
Chip giao thức cần phải có trong điện thoại di động và đầu sạc. Đối với chip giao thức bên trong điện thoại di động, vui lòng tham khảo sơ đồ khối trong chương trước. Sau đây là sơ đồ ứng dụng cơ bản của chip giao thức trong đầu sạc.  
   
       

Giao diện và cáp

Không chỉ các mô-đun chip khác nhau trên đường truyền sạc cần được nâng cấp dựa trên yêu cầu sạc nhanh, mà các giao diện và cáp cũng cần được xử lý đặc biệt để giảm trở kháng và sinh nhiệt.
Công suất sạc nhanh cơ bản thường được định nghĩa là 30W (hoặc 22.5W) vì đây là mức giá thấp nhất. Mức công suất này chủ yếu được xác định dựa trên khả năng dòng điện 3A của các loại cáp tiêu chuẩn.  
Giao diện sạc của điện thoại di động về cơ bản đã được thống nhất thành cổng C, và cáp chủ yếu được chia thành hai loại: A sang C và C sang C. Cáp có khả năng chịu dòng điện trên 6A đã trở thành thiết bị tiêu chuẩn cho việc sạc điện thoại công suất cao, nhưng cần có ký hiệu điện tử bên trong cáp để xác định khả năng chịu dòng điện. Người dân Trung Quốc cần cù và dũng cảm của chúng ta thậm chí còn phát minh ra cáp cổng A sang C với thêm một chân CC, tạo thêm điểm nhấn cho giải pháp sạc nhanh vốn đã rất đa dạng.  
       

Kết luận

Hình ảnh bên dưới là sơ đồ kiến ​​trúc hoàn chỉnh từ đầu đến cuối của hệ thống sạc có dây. Mỗi mô-đun đều được hiển thị rõ ràng và dễ hiểu. Nó đóng vai trò tóm tắt phần kiến ​​trúc kỹ thuật của bài viết này.
   
Bài viết này giới thiệu ngắn gọn về giải pháp chip cho toàn bộ chuỗi sạc nhanh điện thoại di động. Nhiều nhà sản xuất trong nước đã có những chuẩn bị kỹ lưỡng và đạt được những tiến bộ đáng kể. Đồng thời, chúng ta cũng thấy rằng hầu hết các nhà sản xuất hiện chỉ tập trung vào một số khía cạnh nhất định của chuỗi sạc nhanh, và chỉ một số ít công ty có khả năng cung cấp giải pháp hoàn chỉnh cho toàn bộ chuỗi sạc nhanh điện thoại di động. Xét từ bức tranh thị trường sạc nhanh hiện nay, chỉ một số ít công ty có tầm ảnh hưởng và sức mạnh vượt trội như Qualcomm, TI và Nanxin mới có thể trở thành những người chiến thắng lớn nhất trong lĩnh vực này.  
Bảng dưới đây liệt kê một số nhà sản xuất tiêu biểu của các mô-đun chức năng khác nhau dành cho sạc nhanh điện thoại di động.
 

Những năm gần đây, ngành công nghiệp bán dẫn trong nước đã phát triển nhanh chóng. Một mặt, năng lực kỹ thuật đã dần hoàn thiện. Mặt khác, đó cũng là nhờ sự hỗ trợ mạnh mẽ từ các chính sách nhà nước và các nhà sản xuất điện thoại di động. Nhiều nhà sản xuất bán dẫn đã mọc lên như nấm sau mưa. Đây tất nhiên là một hiện tượng tốt, nhưng để trở nên lớn mạnh hơn, cần phải có quy mô nhất định và một bố cục dây chuyền sản phẩm toàn diện. Chỉ có các công ty trong nước như Silicon Power, Shengbangwei và Nanxin mới có thể vươn cao hơn và tiến xa hơn với sự hỗ trợ của xu hướng hiện tại như vậy.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "Quan sát ngành công nghiệp bán dẫn". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro hay ngành công nghiệp. Bài viết chỉ được phép in lại và chia sẻ để hỗ trợ bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi in lại. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến