10年之前的手机充电器,是啥样的?
它可没有现在的快充功能,手机充一会儿就能充满电。原来的手机充电器,功能比较简单,在电路上,就是一个AC-DC电源,将220V交流电,转换5V输出的功能。
5V通过USB接口,就可以直接连接到手机,给手机充电了。根据USB2.0协议,这样的充电电路,它有一个致命的缺陷,就是它的充电电流最大只能输出500mA。
早期的手机充电器
这显然对于想要快速充电的用户来说,500mA的充电电流实在有点小。于是在USB2.0协议的基础上,诞生了BC1.2充电协议。
什么是BC1.2充电协议?
工程师应该知道,USB充电接口,它是有4根线的,其中两根是VCC(5V)与GND,属于电源;另外两根是D 与D-,属于USB的通信线。
USB引脚接口图
早期的手机充电器,它对手机充电就是靠USB的电源两根线5V与GND。BC1.2充电协议,就是在原来的5V与GND充电基础上,增加了D 和D-的功能。
原来充电D 与D-两根线是悬空的,现在BC1.2充电协议,要求D 与D-是要短接的。
D 与D-短接在一起后,充电的电流就可以增大到1.5A,比原来的500mA增加了2倍。充电电流增大了,充电速度自然就快了。
所以手机充电器,就由原来的5V/500mA的规格,发展到了5V/1A与5V/1.5A的规格了。
这还远远不够,为了有更快的充电速度,很多的一些手机厂商在BC1.2充电协议的基础上,再次进行了改进优化。
比如早期的苹果手机iPhone6,它的充电器规格就已经达到了5V/2A。iPhone7手机,它的充电器规格更是达到了5V/2.4A。
5V/2.4A充电器
这是怎么做到的呢?
BC1.2充电协议,是将D 与D-短接在一起。苹果是D 的电压设置为2.7V,D-的电压设置为2V,这样就得到5V/2A规格的充电器了。
5V/2.4A规格的充电器,与5V/2A规格的充电器是类似的,它是将D 的电压设置为2.7V,D-的电压也设置为2.7V。
同时为了区分市面上5V/1A规格的充电器,苹果也将D 的电压设置为2V,D-的电压设置为2.7V。
苹果改进了BC1.2充电协议,三星同样也改进了BC1.2充电协议。
在三星的5V/2A规格充电器上,它的D 电压是设置为了1.2V,D-的电压也是设置为了1.2V。
后面的小米、华为、OPPO、VIVO与魅族中兴,他们也是做了类似的改进。
于是市场上就出现了各种不同品牌规格的充电器,比如5V/1A,5V/1.5A,5V/2A,5V/2.4A。
有没有一种可能,能把这些不同功能的充电器,集成在一个充电器上,它能自动识别到手机的充电需求,自动地分配合理的充电电流。
自动识别充电芯片MST2513,就是在这样的情况下给开发出来的。
MST2513充电特性
从MST2513充电特性,我们可以看到,它能自动识别到4组充电协议的模式。
第1组是原始的BC1.2充电协议,也就是D 与D-是短接在一起的,充电电流最大为5V/1.5A。
第2组是三星的改进型充电协议,也就是把D 与D-的电压,都设置为1.2V的,充电电流为5V/2A。
还有2组苹果的改进型充电协议,1组是把D 的电压设置为2V,D-的电压设置为2.7V,充电电流为5V/1A。
另外1组是把D 的电压设置为2.7V,D-的电压设置为2V,充电电流为5V/2A。
既然MST2513芯片能自动识别到4组的充电协议,那工程师该如何去开发设计它的具体电路呢?
MST2513充电应用电路
工程师只需要设计一个普通的AC-DC电源电路,把交流电220V转换成5V输出,然后接上MST2513芯片,连接到USB的充电接口,就可以实现自动识别的充电功能了。
MST2513芯片,它能同时支持2路的USB充电功能,像工程师开发一个带USB充电功能的排插,就比较适合。
但也有一个小小的遗憾,并不是十分完美。MST2513芯片,它是不支持类似于把D 和D-都设置为2.7V的充电协议。
这就是早期的快充方案。
到了后来,充电器的快充技术,得到了进一步的优化提高。但总体的设计思路,基本可以分为两类
一类是低压快充,一类是高压快充。
像高通推出QC2.0、 QC3.0与QC4.0快充技术,还有OPPO推出的“充电5分钟,通话2小时”的闪充技术,和现在主流的PD快充等等。
现在的PD快充,最高的充电速度,已经达到100W了,这对于手机、ipad,甚至是电脑,都已经足够了。
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