電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/劉靜)據(jù)中信證券研究所統(tǒng)計的數(shù)據(jù),去年全球快充市場規(guī)模達(dá)260億元,2022年預(yù)計增長至756億元,同比增速從2021年的13.04%快速提升至190.77%。2022年首次出現(xiàn)三位數(shù)迅猛增長,2023年有望繼續(xù)保持快速增長勢頭,突破1000億大關(guān)。
這個新興的千億市場,吸引了不少模擬芯片企業(yè)的關(guān)注,為了搶占市場先機(jī),廠商每年都會推出多款自研的快充產(chǎn)品,百花齊放下呈現(xiàn)出快速迭代的趨勢。在快充技術(shù)發(fā)展的這十年里,產(chǎn)品迭代的主要方向是什么?未來快充技術(shù)又將如何發(fā)展?國內(nèi)快充芯片廠商發(fā)布的最新快充產(chǎn)品又達(dá)到怎樣的技術(shù)水平了?
快充產(chǎn)品五大發(fā)展趨勢明顯,超12家廠商推出支持PD3.1的新品近來,高轉(zhuǎn)換效率、中大功率、小體積、功率智能分配、支持PD3.0乃至支持PD3.1等高兼容性,已成為2022年快充產(chǎn)品的主流發(fā)展趨勢。
為什么PD3.1會成為快充市場的新風(fēng)向?這背后離不開智能手機(jī)巨頭們的推動,2017年蘋果在秋季發(fā)布的iPhone8開始首次支持PD快充,兩年后發(fā)布的iPhone11系列機(jī)型開始標(biāo)配18W USB PD快充和USB-C to lightning充電線,iPhone13再次將充電功率提高至29W。蘋果逐步擴(kuò)大快充生態(tài),影響著上下游企業(yè)產(chǎn)品制造的航向。
快充逐漸成為智能手機(jī)的標(biāo)配,除了蘋果在積極布局外,全球智能手機(jī)銷售額排名前列的小米、OPPO、vivo、華為也在快速跟進(jìn)。
2011年小米發(fā)布小米1,首次推出5W快充技術(shù),2020年又全球首發(fā)80W無線快充技術(shù)以及120W大功率有線快充,據(jù)說該技術(shù)已經(jīng)在Redmi note11 Pro+、小米12Pro上實(shí)現(xiàn)商用。小米的下一代有線快充技術(shù),將直接突破200W,能夠?qū)崿F(xiàn)8分鐘充滿4000mAh電池。值得一提的是,今年7月vivo旗下的子品牌iQOO已率先推出能實(shí)現(xiàn)200W超級閃充的量產(chǎn)機(jī)型iQOO 10系列。而OPPO更是僅用八年的時間,從第一代的20W閃充,快速發(fā)展至現(xiàn)在的240W超級閃充??傮w來看,小米、OPPO、vivo、華為等國內(nèi)智能手機(jī)大廠都已實(shí)現(xiàn)了100W以上功率的快充。
支持的快充功率從最初的7.5W,逐步向30W、65W、100W、240W邁進(jìn),短短十來年,充電功率已提升30多倍。在快充技術(shù)持續(xù)迭代升級的過程中,充電從小功率向中大功率的轉(zhuǎn)變是最為明顯的。
隨著快充支持的功率大幅提升,覆蓋的應(yīng)用場景也不在僅局限于智能手機(jī),顯示器、移動工具、智能家居、工業(yè)控制、新能源汽車也開始用到超級快充技術(shù)。PD3.1協(xié)議的推出,也助力快充加速走向中大功率。過去的PD3.0最大支持電壓20V、最大支持功率100W,電壓和功率局限性問題開始日漸凸顯,它無法滿足中大功率設(shè)備的充電要求,更不利于應(yīng)用場景的擴(kuò)展。
2021年5月美國USB-IF協(xié)會發(fā)布新版的PD3.1快充協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)最大電壓從20V提高至48V,承載功率從100W提高至240W。在歐盟宣布統(tǒng)一Type-C充電接口的推動下,Type-C PD3.1逐漸成為市場主流。電子發(fā)燒友網(wǎng)走訪了解,至少12家企業(yè)推出了支持PD3.1最新協(xié)議的新品,其中包括杰華特、智融科技、寶礫微、PI、天德鈺、英集芯、南芯半導(dǎo)體、芯??萍?/u>、茂睿芯、慧能泰、鎵未來等。
今年的快充產(chǎn)品比往年的更加小型化,一個20W的氮化鎵快充充電頭體積已經(jīng)縮小至普通同等功率充電頭的三分之一,單位體積的功率密度值更高,轉(zhuǎn)換效率也有非常大的提升,個別廠家已經(jīng)做到98%。更重要的一點(diǎn)是,越來越多的廠商推出的PD快充產(chǎn)品,可以實(shí)現(xiàn)功率智能分配功能,實(shí)用性比以往更強(qiáng)。
效率94.3%!南芯半導(dǎo)體推出120W高PF值單C口適配器在今年6月,南芯半導(dǎo)體向市場推出了120W 大功率單C口適配器新品方案,采用的是PFC控制芯片-SC3201,并搭配高頻QR控制器SC3057以及同步整流控制器SC3503。
南芯半導(dǎo)體通過分段式供電、差分直驅(qū)兩項(xiàng)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬電壓、高功率的輸出。眾所周知,快充產(chǎn)品的功率越高,安全隱患問題越多。為了提高產(chǎn)品的安全性,南芯半導(dǎo)體在芯片內(nèi)部集成了多重保護(hù)模塊,包括內(nèi)置OTP、過載保護(hù)、次級過壓保護(hù)、逐周期限流、次級SR短路、VDD OVP、外置NTC等。
該款快充產(chǎn)品,支持額定功率100W,最大支持120W輸出功率,最高效率可達(dá)94.3%,PCBA功率密度高達(dá)1.77W/cm3 。在滿載全電壓范圍內(nèi),PF值均在0.9以上。從這些技術(shù)指標(biāo)上,可以看到相比往年的產(chǎn)品做了一個比較大的提升。市場的快充產(chǎn)品開始從小功率逐漸走向中大功率,應(yīng)用場景不斷拓寬,南芯半導(dǎo)體向電子發(fā)燒友表示,這款大功率產(chǎn)品不僅可以用在手機(jī)、筆記本電腦,也可以用于工業(yè)電源、電動工具等中大功率領(lǐng)域。
最大支持140W!英集芯推出PD3.1 EPR28V解決方案英集芯展示了三款支持PD3.1的快充解決方案demo,分別是IP6550同步降壓控制器、IP2736協(xié)議芯片和IP2133 E-Marker芯片。
上述快充產(chǎn)品的優(yōu)勢,可歸納為三點(diǎn),一是可以搭配大功率的LLC電源架構(gòu)使用;二是轉(zhuǎn)換效率高達(dá)98%;三是待機(jī)電流低,IP2736可以讓IP6550進(jìn)入EN關(guān)斷休眠,同時可以利用IP2736的IO實(shí)現(xiàn)AC/DC輸出電壓微調(diào),以此降低整機(jī)的功耗。
英集芯在雙口快充產(chǎn)品中也可以實(shí)現(xiàn)功率智能分配,例如一個支持最大功率140W的雙口快充產(chǎn)品,在給手機(jī)和電腦兩款電子設(shè)備充電的時候,能夠智能識別哪個設(shè)備需要多少功率,從而進(jìn)行智能分配140W功率,實(shí)現(xiàn)最大的充電效率,又不會造成功率浪費(fèi)的問題。
效率93%!芯??萍纪瞥鲋С諴D3.1的65W GaN充電器方案8月16日,芯??萍荚谡箷希瞥隽?5W GaN充電器方案、iQOO 44W閃充移動電源-CSU3AF10和應(yīng)用于顯示器、HUB、Docking領(lǐng)域的CUB2041等新品。
上述單口65W GaN充電器,集成VBUS、IBUS采樣信號檢測模塊,內(nèi)置12Bit ADC,主頻為24MHz,并實(shí)現(xiàn)3V-30V的寬電壓工作,耐受低至-40℃高至105℃,深度休眠模式功耗低至10uA以下,滿載下效率高至93%,支持最新的PD3.1以及高通、華為、OPPO、三星的協(xié)議,并支持UFCS融合快充協(xié)議。這款產(chǎn)品的特點(diǎn)在于高兼容性、低功耗、外圍簡單、高轉(zhuǎn)換效率。
2021年5月28日,電信終端產(chǎn)業(yè)協(xié)會(TAF)發(fā)布融合快充協(xié)議UFCS以來,市面上一直沒有兼容UFCS協(xié)議的快充應(yīng)用產(chǎn)品推出。直到今年4月份,UFCS融合快充標(biāo)準(zhǔn)才有首個實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用產(chǎn)品。
上述這款iQOO 44W閃充移動電源,采用的是芯??萍嫉腃SU3AF10協(xié)議芯片實(shí)現(xiàn)的,這是業(yè)界首款量產(chǎn)并商用的UFCS融合快充的協(xié)議芯片。
此次芯海科技展示的Host應(yīng)用也讓人眼前一亮,一顆芯片便實(shí)現(xiàn)PD快充、DP投屏、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?,且支持USB-C雙口獨(dú)立盲插,支持反向充電功能,能實(shí)現(xiàn)智能功率分配。這種多功能集一體的快充數(shù)據(jù)線,在市場上還是比較少見的,但是這種快充產(chǎn)品可以滿足終端消費(fèi)者更多的使用需求,芯海科技能夠前瞻布局,創(chuàng)新性地開發(fā)這樣的新式產(chǎn)品,打造了差異化的競爭優(yōu)勢。
小結(jié)PD3.1快充協(xié)議雖然發(fā)布才一年多,但從2022年新品的發(fā)布情況來看,國內(nèi)快充芯片廠商的跟進(jìn)速度是相當(dāng)快的,且在充電功率、轉(zhuǎn)換效率、集成度、安全保護(hù)方面都做了較大的提升。未來,快充市場極有可能形成PD3.1大一統(tǒng)局面,向中大充電功率方向發(fā)展是必然趨勢。
隨著PD快充從手機(jī)、平板電腦逐漸向顯示器、電動工具、新能源汽車等大功率市場邁進(jìn),對廠商的快充技術(shù)也提出了更高的要求,想要從小功率進(jìn)入大功率市場,國內(nèi)廠商還是面臨諸多挑戰(zhàn)的。
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原文標(biāo)題:PD3.1成快充風(fēng)口!多家廠商發(fā)布新品,向中大功率邁進(jìn)
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