快速充电器设计趋势及最新恒功率高效率充电方案
手机处理器正在以摩尔定律的速度前进着，早先的单核双核已经进化到了如今的八核十核。相比于飞速发展的手机硬件性能，电池技术的进步可用“龟速”来形容也不夸张，成为提升用户体验的瓶颈之一。如今手机厂商解决续航的办法无外乎两种：一是直接使用大容量电池，二是使用快速充电技术，相较于前者的“简单粗暴”，后者的实用性显然更高。
智能手机的续航能力是关键！各路高手特别是半导体公司纷纷出招，希望一举拿下江湖。比如高通QC2.0,QC3.0、MTK(PE3.0)等公司，然而，哪家最强还没有明显的结论。高电压低电流容易引起手机发热的问题也一直迟迟无法得到解决。
1.1快速充电器方案解释
实现快充的前提是实现充电器端和手机端进行通讯，如此便涉及到通讯协议的问题。协议不同接口会有所差异，针对不同的协议接口，PI有不同的解决方法，在USB电缆中，指令通过数据线传输，数据线根据不同的通讯协议要求，通过D+、D-传送指令信号，这种方式最早应用于高通公司的QC2.0协议，目前已经进展至QC3.0版本，进一步对快充性能进行了优化。而即将兴起的USB-PD协议，则可以完全实现双向通讯，且其传输功率可以进一步增加，应用前景将更加广阔。相信在很多充电应用领域会被广泛采用。
从提高电压到恒功率，看PI如何不断优化快充方案
提高充电速度的方法有两个大方向，一是提高电压，二是提高电流。对于电流增加的方案，其连接器及电缆都需要特别的定制，因而其兼容性及成本都有一定的局限性。而提高电压的方法可以保证输出功率增加的同时，电源输出电缆上的功耗不会显著增加，如果电压的提高能够以相对较小的档位改变（比如200毫伏/档），则可以改善手机内部DC/DC转换器的功耗，从而降低手机充电过程中的发热问题。针对此方式，PI推出的具有恒功率输出特性的IC，以满足快速充电应用中输出电压实现渐变特性的要求
1.2高通QC
2.0至QC
3.0 演变
QC3.0协议充电器的输出电压不像2.0版本那样只提供5V、9V、12V三个台阶的输出电压，在6V-12V期间其输出电压是逐渐变化的。手机电池在充电过程中其充电电流是由手机内部的充电管理电路决定的。实际电池两端的充电电压取决于内部的DC/DC转换电路。DC/DC转换电路的输入即为外部连接的快充充电器的输出。如果外部供给转换电路的电压比较高，则DC/DC转换电路的功耗就会比较大，从而带来手机发热问题。在旧有的QC2.0版本充电协议下，快充时只有两档较高的输出电压（9V或12V），因而充电时在电池两端电压相对比较固定的情况下，DC/DC转换电路输入输出的压差比较大，因而功耗比较严重。而对于3.0版本的充电协议，因其输出电压是渐变的，DC/DC转换器两端的压差可以根据电池两端电压实现精确控制，因而可以大大降低DC/DC转换电路的损耗。另外，DC/DC转换电源本身的转换效率也与其输入电压的高低有关，其输入输出两端的压差越小，实际工作时其占空比也越大，其自身的转换效率也更高。综上所述，InnoSwitch-CP的恒功率输出特性（输出电压可以实现渐变）尤其适合于3.0版本的快充设计。可以大大改善手机内部充电发热问题。
从充电效率方面来看也有所差异。比如，对于旧有的2.0版本方案，当手机内部使用9V 输入的DC/DC转换电路时，在电池电压比较低的情况下，很大一部分功率损耗于DC/DC变换电路，因而实际电池对功率的应用并未实现最大化。如上图所示其电源输出功率最大只能至16W。而对于3.0协议的方案，因其输出电压可连续变化，电源可以始终在输出电压介于6V至12V期间时保证最大18W的输出功率能力。InnoSwitch-CP的特性可以保证输出电压从
6V开始以渐变的方式逐渐增加至12V输出，同时维持连续的18W输出功率能力。
1.2.1高通QC2.0
QC2.0就是Quick Charge 2.0技术，QC2.0技术在2013年高通推出骁龙800的时候就已经集成快充方案，随着高通CPU产品线的更新换代，在骁龙800后的产品都支持QC2.0技术，QC2.0协议规定的可以自适应输出5V,9V或12V的充电器对支持QC2.0协议的手机等移动设备进行快速充电。
1.2.2高通QC3.0介绍
2015年9 月份时高通就推出了第三代快充技术—— QuickCharge3.0 （以下简称QC3.0 ），QC3.0是2.0基础上的升级，是技术层面的一个改进，比上一代效率提升38% ，充电速度提升27%，发热降低45% ，从以上数据来看，QC3.0在充电温度的控制上还是有很大提升的，而这也将在一定程度上保证产品的安全性。
Quick Charge 3.0还带来了诸多方面的提升：在Quick Charge 2.0 的基础上增强了灵活性，特别是在充电选项方面。Quick Charge 2.0 提供5V 、9V、12V 和20V 四档充电电压，Quick Charge 3.0则以200mV 增量为一档，提供从3.6V到20V 电压的灵活选择。这将允
许手机获得恰到好处的电压，达到预期的充电电流，从而最小化电量损失、提高充电效率并改善热表现。
1.2.2.1向下兼容2.0且可独立分离
QC3.0只是在2.0的基础上进行一些改动，主要是模块的调节微调。另外，它具有向后兼容的能力，能够兼容2.0，也能够兼容其他传统的，比如USB充电的设备，同样可以支持像以前的iPad或者iPhone的快速充电。
同时，QuickCharge是一个开放的标准，因此除了骁龙处理器之外，其他处理器平台也能够使用这一技术。
1.2.2.2独立芯片的好处
高通把PMIC电源管理电路是集成在高通不同层级的芯片当中，QC3.0的升
级只需要在PMIC里面写入进行升级便可以，因此并没有多余部件的增加。对于独立的充电IC，高通也会提供，包括QC2.0和3.0。
独立充电IC能够适用不同类型的芯片组，即使这个芯片组并没有电源管理电路，其也可以搭载高通所提供的一整套方案，更加灵活。
1.2.2.3充电安全主动防御
对于QC的快充技术，高通有着自身的一套安全措施。其中有一个技术名字叫APSD（AutomaticPowerSourceDetection），芯片自动地对电源进行侦测，识别电量输入是来自什么方向，如PC、电源插座、USB等等，对每一个电量来源进行IP标记，能够快速辨认。
随后一个技术叫AICL（AutomacticImputCurrentLimit），其能够主动去识别电源适配器的属性，例如知晓输入电流的大小，根据电流的大小平衡适配器输出的电流和终端所需要的电流，实际便是一个智能适配的功能。假如你的手机最大能接受2A的充电电流，那么芯片会自动一开始把电流设定到2A，不过如果长期处在这个电流峰值，会有一定的危险性，因此在这个电流高度下其会稍微降低，保证安全。
此外，高通针对充电线也有一个技术，那就是当充电线出现短路等情况时候，芯片是能够侦测出来，从而会通过INOV技术对充电电流进行适配，以保证电流不会过大或者不稳定而导致手机终端损坏
1.3联发科Pump Express技术
1.3.1Pump Express
2.0
联发科已经在MT6595、MT6732等平台开放Pump Express Plus充电技术。据称，相较于传统充电方式，Pump Express Plus技术可将充电速度提升45%。该技术具体的工作原理尚不清楚，但是必须配合使用特定的充电器，如这款型号为HJ-QC-084的充电器。
作为首款可以配合使用Pump Express Plus技术的充电器，该充电器输入电压为100-240V，兼容全球电网电压；输出提供了三档，分别为5V 1.67A（8.35W），7V 1.67A（11.69W），9V 1.67A（15.03W）。
联发科的Pump Express Plus技术需要配合联发科生产的电源管理芯片来实现，目前联发科的MT6795上已经能支持Pump Express Plus快充技术，理论上在联发科所有处理器平台上使用专用的电源管理芯片都能实现快速充电功能。Pump Express Plus为充电器提供的输出功率大于15W，受控输出电压增加了12V、9V 和7V 三个档位，支持12V/9V/7V/5V/4.8V/4.6V/4.4V/4.2V/4.0V/3.8V/3.6V 充电。
