快速充电和RF无线充电成新宠

不久前,dialog公司在深圳举办了充电技术研讨会,介绍了手机等移动产品用ac/dc、dc/dc充电与电源管理新品,以及rf无线充电方案。dialog公司ceo(首席执行官)jalal bagherli博士称,该公司在pmic(电源管理芯片)市场占有约20%的智能手机市场份额。专利的rapidcharge技术占有约70%的智能手机电源适配器市场份额。此外,公司还有全新的rf无线充电和gan电源适配器等技术。
针对rapidcharge的ac/dc电源转换器
早期的便携式电源适配器采用分立器件的解决方案。由于更高性能的智能手机不断采用更大容量的电池,就需要更高功率的适配器(如图1)。
据dialog公司估计,快充是增长最快的ac/dc市场(如图2),从2015到2019年间的年复合增长率达68%。快速充电技术之所以发展,因为克服了usb连接器的局限性,能够以更快速度对较大的移动设备进行充电。
通常电源适配器的大小由两个因素决定:1.内部元件的物理尺寸,2.在转换过程中散掉由于功率损耗所产生热量的能力。因此,更高的功率密度需要更小尺寸的元件和更有效的解决方案。
传统的电源适配器正向智能电源适配器转变,主要特征是按需提供更高的电压,另外,高集成度的有源解决方案正不断取代浪费能源的无源器件。
另外,快速充电市场也涌现了各种快充协议,主要有三大类:1.芯片组供应商高通的quickcharge qc2.0和qc3.0,联发科技的pump express、pump express+和pump express+ 2.0。2.oem(原设备厂商)部署各自专用协议,例如三星和华为。3.usb-pd,最初是针对计算机设备而设计,现在已在移动设备中应用。
dialog是快充市场的先驱,搭载高通和联发科技快充协议的产品率先上市,是率先提供华为fcp专有快充技术的企业,率先出货5亿单元的快充芯片组,被设计到首批针对移动市场的usb-pd(供电)电源适配器中。
快充的另一大挑战是所有oem厂商都关心保护和安全问题。dialog专有的smartdefender技术能够在发生故障时降低功率,这样可以降低线缆和连接器过热的风险,已应用于dialog所有rapidcharge产品中。
在usb pd接口产品方面,“dialog的iw656是首款针对便携式电源适配器优化的usb pd,”公司高级副总裁兼电源转换业务部总经理davin lee说。优势是取消了不适用于电源的功率,例如音频模式;并且为低成本而进行了优化。
针对移动系统的dc/dc电源管理
据idc报告,2015年~2019年可服务市场以15%的年复合增长率增长(图3)。不断提高的处理器性能和优化的尺寸,推动扩大pmic可服务市场。dialog高级副总裁兼移动系统业务部总经理udo kratz称,在此方面dialog的突破性技术是超高效电池充电。
多年来,dialog在pmic方面有一些旗舰产品和重要合作。例如,2013年dialog推出用于多核处理器的da9210可扩展pmic,采用了行业领先的12a多相架构。2015年推出da9214旗舰pmic,采用20a多相。2017年推出全球首款10a、98%效率的无电感电源转换器da9313。2017年还与展讯通信公司在混合信号领域建立战略合作伙伴关系,dialog sc2705 pmic采用sc9861g芯片组。
关于充电ic,当前快速充电智能手机增长迅速,据dialog内部统计,2015年到2019年的年复合增长率为65%。预计未来三年内,所有智能手机中的一半将支持快速充电。
业界对快充的响应:一方面是更大容量的电池,从2500mah转到4000mah,另一方面是快充标准,诸如usb-pd、qc3.0、pumpexpress、afc(三星)、fcp(华为)等。
关于快充技术演变,2015年之前是传统usb充电,适配器电压为5v,主流手机电池容量为2500mah,主充电器的效率为89%左右。2015~2017进入高压快充阶段,适配器电压从5v上升为9v,主流电池容量为3000mah,并行充电器(注:电源线不仅供电,还有从手机到适配器的单向通信)的效率达92%。此时dialog推出了专利的rapidcharge技术。不过充电时手机面临着过热和进一步提高效率的难题。为此dialog推出自适应直充的解决方案,是端到端方案:在手机端有da9318芯片,可以实现4000mah电池容量下、98%的效率,因此充电电流为6a时,设备温度小于40℃。在适配器端有iw1781、iw676、iw656芯片。
rf无线充电
今天的无线充电仍是感应式或基于谐振线圈的无线连接,但dialog推出了颠覆性的基于rf的无线连接方案。这主要因为dialog与energous进行了战略性投资合作,成为了energous的wattup技术的独家供应商,由dialog开发销售energous公司的wattup技术。目前发射器和接收器芯片组已上市。
“wattup无线充电技术有诸多优势。”dialog公司发展和战略高级副总裁,兼新兴产品业务部总经理mark tyndall分析道:1.基于rf(天线)的技术实现了真正的远距离空间自由度,用低成本pcb(印制电路板)天线代替昂贵的线圈;2.更小更薄的外形,可以集成到更小的器件中;3.“放下即充”的用户体验;4.充电范围从近距离接触到远距离向多个设备进行充电,有近场、中场和远场三种方案,最远可达4.5米。
“energous的技术是5.8ghz,比wifi频段要高一点。这个技术可以在任何的ism的频段运行,所以这可以在世界任何地方使用。”dialog公司企业战略高级总监mark hopgood指出。

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