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)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/劉靜）據(jù)中信證券研究所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，去年全球快充市場(chǎng)規(guī)模達(dá)260億元，2022年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)至756億元，同比增速?gòu)?021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(zhǎng)，2023年有望繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭，突破1000億大關(guān)。

這個(gè)新興的千億市場(chǎng)，吸引了不少模擬芯片企業(yè)的關(guān)注，為了搶占市場(chǎng)先機(jī)，廠商每年都會(huì)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(shì)。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(lái)快充技術(shù)又將如何發(fā)展？國(guó)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(shì)明顯，超12家廠商推出支持PD3.1的新品

近來(lái)，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(shì)。

為什么PD3.1會(huì)成為快充市場(chǎng)的新風(fēng)向？這背后離不開(kāi)智能手機(jī)巨頭們的推動(dòng)，2017年蘋果在秋季發(fā)布的iPhone8開(kāi)始首次支持PD快充，兩年后發(fā)布的iPhone11系列機(jī)型開(kāi)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(wú)線快充技術(shù)以及120W大功率有線快充，據(jù)說(shuō)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(jí)閃充的量產(chǎn)機(jī)型iQOO 10系列。而OPPO更是僅用八年的時(shí)間，從第一代的20W閃充，快速發(fā)展至現(xiàn)在的240W超級(jí)閃充?？傮w來(lái)看，小米、OPPO、vivo、華為等國(guó)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(lái)年，充電功率已提升30多倍。在快充技術(shù)持續(xù)迭代升級(jí)的過(guò)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(chǎng)景也不在僅局限于智能手機(jī)，顯示器、移動(dòng)工具、智能家居、工業(yè)控制、新能源汽車也開(kāi)始用到超級(jí)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(guò)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(wèn)題開(kāi)始日漸凸顯，它無(wú)法滿足中大功率設(shè)備的充電要求，更不利于應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展。


2021年5月美國(guó)USB-IF協(xié)會(huì)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(dòng)下，Type-C PD3.1逐漸成為市場(chǎng)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>、茂瑞芯、慧能泰、鎵未來(lái)等。

今年的快充產(chǎn)品比往年的更加小型化，一個(gè)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(gè)別廠家已經(jīng)做到98%。更重要的一點(diǎn)是，越來(lái)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(chǎng)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。

圖：南芯120W高PF值單C口適配器 電子發(fā)燒友拍攝

南芯半導(dǎo)體通過(guò)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(wèn)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(guò)載保護(hù)、次級(jí)過(guò)壓保護(hù)、逐周期限流、次級(jí)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(gè)比較大的提升。市場(chǎng)的快充產(chǎn)品開(kāi)始從小功率逐漸走向中大功率，應(yīng)用場(chǎng)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(dòng)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(shì)，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(shí)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(gè)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(shí)候，能夠智能識(shí)別哪個(gè)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(huì)造成功率浪費(fèi)的問(wèn)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?huì)上，推出了65W GaN充電器方案、iQOO 44W閃充移動(dòng)電源-CSU3AF10和應(yīng)用于顯示器、HUB、Docking領(lǐng)域的CUB2041等新品。

圖：芯海65W GaN充電器demo 電子發(fā)燒友拍攝

上述單口65W GaN充電器，集成VBUS、IBUS采樣信號(hào)檢測(cè)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(jiǎn)單、高轉(zhuǎn)換效率。

2021年5月28日，電信終端產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（TAF）發(fā)布融合快充協(xié)議UFCS以來(lái)，市面上一直沒(méi)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(gè)實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用產(chǎn)品。

圖：芯海iQOO 44W閃充移動(dòng)電源 電子發(fā)燒友拍攝

上述這款iQOO 44W閃充移動(dòng)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?？萍颊故镜腍ost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埽抑С諹SB-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(chǎng)上還是比較少見(jiàn)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?？萍寄軌蚯罢安季?，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)這樣的新式產(chǎn)品，打造了差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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(lái)看，國(guó)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(lái)，快充市場(chǎng)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(shì)。

隨著PD快充從手機(jī)、平板電腦逐漸向顯示器、電動(dòng)工具、新能源汽車等大功率市場(chǎng)邁進(jìn)，對(duì)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(chǎng)，國(guó)內(nèi)廠商還是面臨諸多挑戰(zhàn)的。