芯海科技USB-PD快充整体解决方案,涉及移动电源、单双C口快充、显示器、笔记本等领域

2024-11-10 0 879

前言

2023(秋季)亚洲充电展于8月23-25日在深圳福田会展中心3号馆举办,汇聚数百家知名企业参展。此次展会以推动充电行业交流与发展,打造一个关于技术交流的平台为目的,通过对行业的发展趋势的交流和相互间的技术交流,寻找产业升级新机遇,研判未来趋势,商讨行业观点并深化合作,结合国内外经济发展情况,推动构建产业间的相互合作。

2023年08月23日,由充电头网发起的2023(秋季)亚洲快充大会在深圳福田会展中心举行,汇聚了众多国内外众多半导体产业链的专家、学者、企业代表等半导体领域的大咖,互相交流半导体技术和半导体未来的发展趋势,为大家分享最新半导体领域的技术和干货,其中芯海科技(深圳)股份有限公司(简称:芯海科技)受邀出席,带来了《芯海科技USB-PD快充整体解决方案》为主题的演讲,通过PD快充的起源入手,讲解UFCS出现的背景,然后宣传芯海科技USB-PD快充的整体解决方案,让厂商获得更多优质的参考方案,用户用上放心的PD快充产品。

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担任本次演讲的是芯海科技(深圳)股份有限公司资深产品经理/系统工程师杨乐先生。

杨乐先生主要负责快充协议研究、快充产品的定义及产品推广,拥有近十年的电源产品设计开发经验,对于快充电源市场领域具有深厚研究经验。助力芯海科技成为国内首批推出PD MCU的芯片原厂,定义及主导芯海科技多款明星快充芯片的规格制定,形成PD快充产品的全领域应用布局。在Type-c/PD领域拥有多项发明专利及实用新型专利。

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快充是从2010年USB BC1.2协议开始发展的,除了协议和功率的变换,最主要的是接口的变化,随后的QC协议功率上不去的主要原因是无法避免发热和效率低的问题,同时充电功率也到达了瓶顶,随着“充电5分钟,通话2小时”的口号出现,让消费者重新认识快充,厂商开始大力研发私有协议,私有协议的充电功率普遍过百瓦,接口采用Type-c接口,18W已经不算快充了。苹果今年发布新品据说支持30W以上。

快充协议的趋势,虽然目前手机上有很多100W、120W甚至超过200W的充电功率,但是都是私有协议,只能各品牌使用自己的充电器才能支持,通用的PD协议也只支持18W。目前支持UFCS协议的终端产品越来越多,已经通过认证的超过10款,UFCS充电功率可以达到40W,相比通用的PD协议已经快了不少,未来手机UFCS充电功率会进一步提高,同时有望作为第一优先级协议给手机充电。

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业界首款UFCS协议应用产品,iQOO的44W闪充移动电源,除了支持 闪充、45W PD快充,还支持40W UFCS 快充。该电源采用了芯海科技协议芯片,是业界首款量产并商用的UFCS融合快充的协议芯片,同时也支持其他充电宝友商的快充协议。

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芯海科技已相继发布了四款支持UFCS融合快充协议的产品。分别是、、、,其中已经过了UFCS验证,目前这些产品都已大规模量产。芯海科技在高精度ADC领域具有领先优势,有望借助自身的技术优势更进一步地提高电流、电压的检测精度,让支持融合快充协议的产品更安全。

目前,PD在消费电子领域的应用非常广泛,Type-C PD应用场景十分丰富,可用在Type-C 显示、Type-c 配件、Type-c Host、Type-C 音频、Type-C线缆、Type-C PD快充等领域中的不同产品上,应用非常广泛。芯海科技在PD领域中有大量的量产方案应用。

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是芯海科技即将发布的新品,采用 QFN56(6mm*6mm)封装工艺,在之前的协议芯片基础上进一步提升,把协议、Buck-boost、MCU集成在一颗芯片内,支持PD3.0、UFCS、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、VOOC、BC1.2、.4协议。支持CCA快充接口、PD3.0 FRS功能、Dead 检测、E-Mark等功能。64K Flash 可进行定制化协议,支持固件升级。支持2~6串电池在4.15~4.5V范围可调,最高支持36V输出。

配备主流的保护功能,工作温度在-40~105°C。集成电压、电流检测模块不需要额外电压元器件, 内置12bit ADC,高精度低温漂基准,集成电池电量计,可实现百级电量显示,集成单口NTC检测功能。

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经过上百款产品的兼容性测试,包括主流手机、平板、适配器等的兼容性测试。动态响应测试可以达到行业大客户测试标准,对兼容性有一定性影响,如果动态响应测试不好,容易出现兼容性问题。效率测试的20V5A输出@14.8V,效率高达96%。休眠功耗小于150uA (两路CC同时翻转)。

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以上是的 DEMO板,是一个PD移动电源单芯片解决方案,外围较精简,支持CCA快充接口,支持单口100W功率,支持双C盲插100W,不增加额外DC-DC情况下,支持快充快放功能。兼容协议PD3.0、PPS、UFCS、QC4+、华为SCP、三星AFC等主流协议,待机功耗小于150uA,支持免拆机C口固件刷机升级,可随时更新快充协议以兼容下一代设备,并可根据需求变化升级性能及使用体验。智能匹配电流,从大功率电脑到小功率耳机,都能充。内置库仑计算法,精准显示电量。内置多种保护机制,过压、过流、短路、过温、低温、边充边放保。

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目前,已获得“融合快速充电功能认证证书”,通过了UFCS协议认证,是芯海科技第二款通过UFCS协议认证的芯片,可应用在移动电源、户外电源、智能音响、电动工具、移动电源、筋摩枪等领域的产品上,满足多设备用户的快充需求。

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搭配可组成双C/A+C独立移动电源方案或组合成双C二合一移动电源解决方案,充分满足客户多口充电宝产品的需求。支持双C独立快充输出,支持两路独立PD 3.1输出,输出功率最大280瓦,支持1A1C快充输出。

AC模式和DC模式均支持两路Type-C独立快充。智能调配输出功率,多口共享最大功率输出,兼容PD3.0、PPS、QC4+、华为SCP、三星AFC主流协议。 智能调配接口控制,提升整机效率。支持PD3.1 140W功率。支持固件刷机升级,可随时更新快充协议以兼容下一代设备。曾在Anker 45W 二合一移动电源和三星 25W 移动电源上应用。该方案可以帮助厂商设计出比较小巧的产品,同时效率和温升表现都非常不错,支持双C互斥功能。

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可用于双C共用移动电源的解决方案,曾在Anker 30W 移动电源上应用。支持两路Type-C接口,还可扩展支持快充Type-A接口,支持单口100W闪充功率,支持盲插100W兼容协议多: PD3.0、PPS、QC4+、华为SCP、三星AFC等主流协议。

还可用于磁吸无线充移动电源方案,单芯片可同时实现PD+私有协议快充、无线充Qi协议和功率控制、移动电源充放电管理。支持Type-C双向快充。支持LED电量及无线充工作指示。无线充的升级较为频繁的,而通过USB接口进行IAP固件升级,无需拆开产品,降低升级难度。应用在Anker 磁吸无线充移动电源上。

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适用单C/双C充电器应用,实现单C/A+C的输出接口,Type-C支持PD3.1/PPS/OC4+/FCP/SCP/AFC/VOOC/UFCs快充协议,USB-A 支持QC2.0/0C3.0/FCP/SCP/AFC/VOOC/UFCS快充协议,同时接入时支持5V。电流检测精度高,快充更安全,内置多种保护机制,过压、过流、短路、过温、低温保护等。

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是一款适用于显示器、HUB、等应用领域的高集成度、高性能、低功耗USB2.0 集线器,集成1个USB2.0上行端口和4个USB2.0下行端口。产品响应时间快,内部使用状态机进行控制,所有USB2.0端口都完全符合USB 2.0 标准,并且向下兼容USB 1.1 标准。

USB2.0 HUB芯片拥有、QFN24两种封装工艺,满足客户的不同需求,目前该芯片已经大规程出货中,集成MCU和USB 2.0 收发器,完全兼容通用串行总线规范修订版2.0 (USB 2.0)。

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USB3.1 Gen1 HUB的芯片,是芯海科技最新发布的产品。符合USB 3.1 Gen 1规范 5Gbps,并向下兼容USB2.0 high speed 、USB2.0 full speed 、 USB 1.1low speed 1.5Mbps。支持4个下行接口,并且支持所有下游端口快速充电的功能。支持SMBUS自定义配置。支持USB3.0 U1/U2/U3工作模式。经过测试,目前主流的系统的驱动均支持。经过主机、外设等完整性兼容性测试,通过USB-IF协议认证,实际的读写速率达到5Gb的协议标准,功耗低达到行业标杆水平。

可搭配,组合成显示器//HUB整体解决方案,针对显示器、/HUB的方案,支持全功能USB-C,可实现一线连特性,即可同时实现PD快充、DP投屏和数据传输。支持两个独立Type-C接口,接口丰富,功能全面。支持最新PD3.1 FRS功能,支持USB3.1Gen1 5Gbps。支持雷电、USB4.0功能。支持USB-C反向充电功能,自动智能功率分配。该方案还可以支持3Type-C全功能、4Type-C(双全功能+双USB) 、Type-c同时复用DP和HDMI信号等功能。目前该方案应用在小米 27寸 4K显示器上。

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是一颗应用在笔记本电脑领域Host端PD 的芯片,该芯片是单通道的,双通道的芯片正在加紧研发中。支持PD3.1,并向下兼容。可以在笔记本电脑上实现系统DP投屏、数据传输功能、系统充电功能、系统放电功能、系统在线升级功能。已经适配目前英特尔、AMD、高通等平台,也可以实现双口、三口、四口在PC上的应用。

芯海科技是一家深耕模拟信号链20年,总部位于深圳的全信号链芯片设计企业。全球专利近900项,研发人员占比70%,每年研发投入占营收20%以上的巨额研发资金。拥有模拟信号链和MCU双平台的技术,ADC技术创新业界名列前茅。

芯海科技拥有完善的开发生态,可以为Type-C PD应用提供全方位解决方案,为客户提供一站式完善的开发方案,给标准方案客户研究,然后基于客户的整体需求进行一定的客制化。可提供给客户的参考资料较多,比如提供协议SDK、开发板、DEMO程序、参考方案等,缩短客户的方案开发时间。

充电头网总结

芯海科技USB-PD快充整体解决方案通过PD快充的产生开始讲解,人们需要快充的缘由。但早期的QC快充不尽人意,直到UFCS融合快充的出现,并把功率增加到40W后,开始打破PD快充私有协议的壁垒,只有规范通用化才能让PD快充更安全,UFCS在充电上做得更专,调节精度更高、安全性更好,而且实现成本更低。

芯海科技是国内率先推出PD MCU的芯片原厂,参与了中国快充行业标准UFCS的制定,是业界首款量产并商用的UFCS融合快充协议的产品vivo移动电源的芯片供应商,支持快充,目前,芯海科技已相继发布了四款支持UFCS融合快充协议的产品,这些产品都已大规模量产。其中已通过UFCS协议认证,是芯海科技第二款通过UFCS协议认证的芯片。芯海将持续完善的快充产品开发生态,为厂商提供一站式PD快充整体解决方案,让用户用上放心、便携的快充产品。

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