安森美半導體打造行業首款支持快充的智能單晶片行動電源方案

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當下的碎片化資訊時代,隨著碎片式內容的日益豐富,行動設備的使用頻率越來越密集,一款集時尚輕薄的外形與快速充電於一身的充電設備,自然更得消費者青睞。所以, 更智能且支持快充的行動電源方案便應運而生。

用戶通常都是在遠離電源的場合使用行動設備如玩遊戲、看影片、發微訊等,需要隨時隨處頻繁為行動設備充電,這種需求促進行動電源市場的增長。根據有關市場調查研究機構的預測,行動電源的出貨量將從2016年的不到5億只增加到2019年的超過9億台,從而使得市場年均增長率高達17.5%。TMR最新研究報告指出,預計到2022年,全球行動電源市場規模將超過361億美元,2014-2022期間年複合增率高達25.9%。


圖1:行動電源市場趨勢

在市場發展的不斷推動下,僅僅具備簡單的充電功能的行動電源,已經遠遠不能滿足消費者的期望, 而更智能的特性和更尖端的設計則是消費者的普遍期待,尤其是能使電池儘快充滿電的行動電源,可將不便減至最小。安森美半導體高度整合的單晶片行動電源方案LC709501F,可實現功能豐富且更具差異化特性的智能行動電源產品,更智能且支持快充,幫助行動電源供應商在市場競爭中處於有利地位。

開創的功能:與行動設備通訊,於行動設備顯示電池資訊數據

相信很多消費者都有過因攜帶的行動電源電量不足而無法為行動設備充電的惱人經歷。安森美半導體的智能充電控制器LC709501支持利用USB 2.0 全速主機控制器獲取行動電源電池資訊如1% 步進剩餘電量、電池溫度、電池電流及電池健康指標(電池充放電週期數),提供行業首款電池資訊數據顯示App用於行動設備,讓消費者利用行動設備隨時知悉所攜帶的行動電源各項指標,大大提高用戶體驗。

如圖2所示,只要基於LC709501的行動電源被連接到行動設備如智慧手機,創新的行動電源應用程式就自動啟動,行動電源的詳細運行資訊及關鍵參數將顯示在智慧手機的螢幕,如行動電源電池剩餘電量及動畫運行、行動電源電池使用時間、剩下的充電時間、電池溫度、快充開關按鈕等等,並且該方案還支持行動電源供應商在該App介面顯示其公司Logo。


圖2:與智慧手機的通訊顯示電池健康和充電資訊

系統架構簡單且高度整合

傳統的行動電源方案通常包括微控制器(MCU)、低壓降穩壓器(LDO)、USB檢測模組和充電穩壓模組等多個元件,需要大量的設計整合時間,以及軟體開發時間來處理邏輯和控制功能。安森美半導體新的單晶片方案LC709501F 將多個元件整合到單個封裝,減少元件數,節省約20%的空間,實現簡潔超薄的高性能系統,支持平臺設計,外置的FET還可擴展充電能力。該單晶片方案包括整合的電量計功能、可配置的I/O、LED驅動器、I2C介面、USB 2.0全速主機控制器,和用於外部功率MOSFET的預驅動器,提供領先業界的功率密度。


圖3:行動電源之傳統方案架構對比安森美半導體方案架構

支持最新的快充標準

為加快充電速度,縮短充電時間,市場上產生了各種快速充電標準,其規格和充電速度及輸出功率如圖4所示。一般而言,輸出電流和輸出電壓越高,充電越快。安森美半導體的行動電源方案LC709501可自動檢測行動設備的電池標準,並整合最佳充電方式選擇功能,通過更新韌體支持最新的快速充電標準,如高通快速充電QC2.0和QC3.0等專有充電協議,並可通過額外的軟體支持USB PD和Type-C連接,資深用戶甚至可對LC709501F重新編程以實現定制的充/放電協議,通過改變外部MOSFET支持最大12V、2.5A(30W)的輸出功率等級。


圖4:快速充電標準概覽及比較

豐富的保護機制

行動電源的安全問題不容忽視,如若其保護機制的設計不合理,將有可能引發火災、爆炸等安全事故。安森美半導體的LC709501F提供過流檢測、過壓檢測、安全計時器和冗餘電池保護等全面的保護機制,並採用一個熱敏電阻用於溫度監測,增強安全性。此外,其自適應充電演算法能在兼顧電池健康狀態的同時,實現最大化的電荷存儲容量,確保更長的電池使用壽命。
能效測試

安森美半導體對LC709501F作了6組能效測試,6組數據的能效都超過90%,如圖5所示。


圖5:能效測試曲線

總結

安森美半導體打造的行業首款支持快充的智能單晶片行動電源方案LC709501F,開創了行動電源與行動設備通訊的功能,可準確可靠地於螢幕顯示電池資訊數據,提供全新的用戶體驗,具備智能特性以及同類最佳的整合度,系統架構簡單,有利於實現簡潔的、時尚輕薄的行動電源,支持平臺設計,並相容最新的快速充電標準,滿足消費者對隨時隨地為可攜式電子產品充電的需求,提供寬廣的功率和5 V、9 V甚或12 V工作的電壓輸出範圍,通過簡單的FET選擇,最大充放電能力達30 W,全面的保護機制增強安全性並確保電池使用壽命。此外,為幫助行動電源製造商加速產品上市進程,安森美半導體還提供參考設計套件,最大限度地縮減設計人員重設計硬體的時間。

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