现在，智能手机、平板电脑等便携式设备跟着用户的所需而不断增大屏幕和增多功用，耗电量明显添加，怎么延伸电池续航时刻成为工程师需求处理的重要问题。同r，用户需求快速充电，使电源适配器所需的功率也添加，高通快速充电技能是应此需求而生。
高通快速充电技能概览
选用传统的5V输入电压充电，因为输出大电流和线性阻抗发生的压降约束电池充电IC输入对输出电压余量，且发生更多热量和能效丢失导致手机体系明显发热，而减小输出电流则需求更长的充电时刻。高通快速充电技能打破传统5 V充电的约束，削减线路损耗，为电池充电IC供给足够的余量，改进热功用，完成更高转化能效，大大缩短充电时刻。例如，若电缆电阻300 mΩ，便携式设备中总电阻300 mΩ，选用传统的5 V电压充电，依据USB电池充电规范1.2版(USB BC 1.2)，Micro USB电缆的最大电流约束在1.8 A，输入功率为9 W，功耗为(1.8)2 x(0.3 + 0.3)=1.94 W，能效丢失到达22%;若选用高通快速充电，将输入电压进步至9 V，在相同输入功率9 W的情况下，输入电流为1 A，此刻功耗仅为12 x (0.3 + 0.3) = 0.6 W，能效丢失仅为5 V/1.8 A的1/3，减小发热量，且完成更快充电。
高通快速充电现已晋级至QC 3.0，比上一代QC 2.0更进一步进步充电功率和加速充电速度。QC 2.0供给5V、9V、12V和20V四档充电电压，QC 3.0则以200 mV为步幅，供给从3.6 V到20 V电压的灵敏挑选。选用高通QC 3.0时，便携式设备经过USB接口的D+和D-信号提交电压挑选恳求，在同一时刻可能有不规则的USB数据通信。关于QC3.0支撑的总线电压(VBUS) 规模，A级为3.6 V至12 V，B级为3.6 V至20 V。QC 3.0在分立形式劣等同于QC 2.0，以0 V、0.6 v、3.3 V三级逻辑经过静态D+/D- 值挑选VBUS;在接连形式下，新的QC 3.0以200 mV小步幅添加或下降VBUS，让便携式设备挑选最适合的电压到达抱负充电功率，更具灵敏性，其最大负载电流约束为3 A，最高功率可达60 W。
QC 3.0兼容于从前的QC版别，并可支撑最新的USB Type-C接口，其作业原理是：在电源适配器里的次级端需求一个IC经由USB电缆来衔接高通IC，USB D+和D-用于发送来自便携式设备的信息到适配器，次级端操控器处理所需的输出电压，解码D+和D-信号信息，恳求初级端AC-DC操控器经过光耦来调理所需的输出电压，然后减小损耗，进步充电功率。
图1：QC 3.0的作业原理图
安森美半导体完成高通QC 3.0的完好计划
安森美半导体致力于推进高能效立异，是全球电源计划的首领，为合作新一代快速充电技能，公司推出契合新的高通QC 3.0的AC-DC适配器计划，支撑更小尺度的适配器，具有能效高、空载待机能耗低一级优势，支撑高通QC 3.0高压专用充电端口(HVDCP)A级和B级规范，和向后兼容旧的QC 2.0协议，并契合UL认证和欧盟能效规范(CoC V5 Tier-2)要求，供给抢先业界的高能效。该计划集成NCP4371次级端充电操控器、NCP4308同步整流(SR)操控器和NCP1361/6初级端稳流准谐振(QR) PWM操控器。
其间，NCP4371次级端QC3.0充电操控器支撑充电器USB VBUS依据手机或便携式设备的需求而改变，为优化电池充电时刻，USB VBUS可在3.6 V-20 V以分立步幅装备，兼容USB BC 1.2，供给+/-3%的恒压和恒流调理，内置可装备的功率约束功用，具有内部或外部放电功用挑选，软短路限流降至VBUS = 2.2 V，外部元件少，无需次级端并联稳压器如TL431，就能完成一个充电器规划，节约了本钱和所需空间。
图2：NCP4371运用原理图
需求留意的是，NCP4371援助稳定功率和稳定电流形式。一般来说，USB Type-A的最大电流为1.5 A至2.0 A， Type-C的最大电流为3.0 A或5.0 A。在稳定功率形式下，假如下降输出电压，必定导致输出电流添加，从而发生更多损耗，因此咱们有必要约束稳定功率形式下的最大电流。NCP4371功率挑选A针对选用QC 3.0 A级的小功率运用，并界说了5条电流约束曲线，功率挑选B适用于QC 3.0 A级和B级的大功率运用，并界说了8条电流约束曲线，这样最大输出电流可被约束到期望值，功率挑选C则无功率约束。在详细规划中，需依据实际需求，挑选NCP4371的不同版别：首要挑选所需的功率约束，然后从“RSENSE vs. POUT 图”中挑选电流检测电阻值，最终运用电流约束选型图挑选电流约束器材代码。
图3：RSENSE vs. POUT 图及电流约束选型图
NCP1361是针对混合架构(PSR=CC; TL+Opto=CV)装备的初级端稳压和稳流器。它作业在准谐振峰值电流形式，选用频率钳位操控(80 kHz或110)，轻载形式下供给固定峰值电流和深度频率反走，选用初级端稳流，而无需次级反应回路，削减外部元件，节约占板空间，发动时刻少，完成高平均能效和低待机能耗。准谐振形式的优势在于，谷底确定避免带噪声的谷跳，而谷底开关进步能效。
图4：NCP1361典型运用电路
NCP4308同步整流操控器则作为完成高功率密度的一个挑选，具有高灌电流和驱动电流(8 A 灌电流 / 4 A 驱动电流)，经过削减穿插导通进步正常形式能效，无需辅佐电源绕组，供给宽电源电压规模，电流检测引脚高达100 V，具有超快关断触发、可调理的最小导通/关断时刻、自适应门极驱动、精细的真实的零电流检测(ZCD)、低发动电流和低待机电流，带轻载和空载形式，用于10-30 W充电器。
能效测验
在安森美半导体的QC 3.0快速充电器评价板端，经过USB衔接器测得该计划在5 V输出时的待机能耗低于75 mW，在5 V、9 V、12 V输出时的能效最高可接近90%，纹波和噪声小于80 mV，电压和电流调理精度到达+/-5%，发动时刻小于1.5 秒，而且供给极佳的共模噪声按捺、抗电磁辐射(EMI)传导搅扰和辐射搅扰。
总结
快充技能有效地处理了智能手机和平板电脑等便携式设备在续航时刻方面的瓶颈问题，正敏捷取得便携式厂商的认可和消费市场的极大重视。安森美半导体完成高通QC 3.0的计划供给从3.6 V至20 V更灵敏的电压挑选，优化充电时刻，可抱负地完成滑润的电压转化，在各种负载条件下都供给高能效，还有助于节约本钱和所需空间，并向后兼容QC 2.0协议，一起契合UL认证和CoC V5 Tier-2等欧盟能效规范要求。
