快充

众所周知，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体，相较传统的硅材料半导体，具备许多非常优异的特性，如高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率以及抗强辐射能力等。

从去年年底到现在，手机快速充电这个话题又火热起来了，而且热度不减。这不由得让我们想起前几年手机圈儿掀起的第一波“快充”热潮，彼时众多手机厂商都将快充作为一个新卖点，“充电n分钟，通话n小时”的广告语不绝于耳，各种快充标准也是纷纷登场，意欲在市场上一决雌雄。

而发端于去年的这第二波“快充”热潮，这其中是真有市场需求，还是仅仅“虚火”一场呢？让我们走到幕后看看究竟发生了什么，也许能明白一二。

快速充电是电池供电设备的“救星”

普华永道的市场调研及分析数据表明，中国有86%的人口正在使用移动支付。在中国的许多城市，即使是小摊贩也可以使用手机进行交易，越来越多的中国人出门不再携带现金和信用卡。据统计，移动支付可使消费频次增长23%以上，在拉动内需上功不可没。可以说，通过智能手机、可穿戴设备和非接触式现金卡来代替现金和传统信用卡的移动支付方式，彻底改变了我们现有的支付方式。如果算上刷码乘车、新冠肺炎疫情期间出示手机健康码等应用，智能手机等移动设备已经成为人们生活的必需品。根据工信部的数据，截至2019年11月底，我国移动电话用户总数达到16亿。

1、前言

反激变换器是一种常用的电源结构，广泛应用于中小功率的快充及电源适配器。高功率密度的ZVS软开关反激变换器除了有源箝位反激变换器，还有另一种结构，其利用输出反灌电流，实现初级主功率MOSFET零电压开通，电路的结构如图1所示，和传统的采用同步整流的反激变换器完全相同，只是控制的方式不一样，工作的原理分析如下。

1、前言

快充及电源适配器通常采用传统的反激变换器结构，随着快充及PD适配器的体积进一步减小、功率密度进一步提高以及对于高效率的要求，传统的硬开关反激变换器技术受到很多限制。采用软开关技术工作在更高的频率，可以降低开关损耗提高效率，减小变压器及电容的尺寸降低电源体积，同时改善EMI性能，从而满足系统设计的要求，特别适合于采用超结结构的高压功率MOSFET或高压GaN器件的高功率密度快充及电源适配器。

传统的硬开关反激变换器功率开关管电压、电流应力大，变压器的漏感引起电压尖峰，必须采用无源RCD吸收电路进行箝位限制，RCD吸收电路的电阻R产生额外的功率损耗，降低系统效率，如图1所示。

如果将RCD吸收电路的电阻R去掉，同时将二极管换成功率MOSFET，这样就变成了有源箝位反激变换器，通过磁化曲线在第一、第三象限交替工作，将吸收电路的电容Cc吸收的电压尖峰能量，回馈到输入电压，从而实现系统的正常工作。

前言：手机的体验好坏受到很多因素的影响。其中一点就是能量问题。手机的能量来自于电池，电池性能直接影响手机的使用时间。除了电池性能本身，手机的使用方式也影响手机电池性能对手机体验的影响。 10年前常见的诺基亚智能机或MTK功能机，1000mAh左右的电池足以保证这些手机一天以上的使用。300-500mA的充电电流足以让这些手机以较为合理的速度充电。

快充技术日新月异，快充市场百家争鸣的今天，高通QC快充依然主导着市场。如今QC快充已发展到第四代，每一代都有着革命性的进步。从QC1.0到QC4.0更新换代时间之短，不免让广大人民群众抱怨。

“啥?老子QC3.0都没用上，QC4.0都出来了?高通爸爸威武。”

也正因为高通老司机踩着油门一骑绝尘，产品的迭代速度完全跟不上，使得搭载着QC1.0、QC2.0、QC3.0技术的产品同时在市场上流通。好比新版人民币发行，旧版人民币仍在流通尚可理解，还有人用康熙通宝就说不过去了吧!那么QC1.0到QC4.0到底有怎样大的变化，下面作个比较。

目前随着手机配备的锂离子电池容量越来越大，人们希望能够在尽量短的时间内给自己的手机充得足够的电量，以满足自己日常生活和工作的需要。例如，华为P9配备3000mAH小时的锂离子电池，如果期望在一小时内把电池接近充满，则需要充电电流在3A以上。为了实现这么大电流的充电，使用开关式充电管理芯片（下面简称快充芯片）是一个很好的方案，这也是业界目前共同的选择。本文假设大家对DCDC的工作原理已有基本的了解，主要从技术的角度来分析应用在手机上的快充芯片的工作原理和设计要求，同时也会简要介绍其他正在涌现的充电技术。

一. 手机的四个充电环节