为提高智能型手机有线快充功率,主要从充电器和传输线、手机内部充电IC与电池模块三大零组件进行修改。
新一代充电IC,增加电荷泵以降压
TrendForce集邦咨询旗下拓墣产业研究院表示,为提高充电效率,充电IC厂商推出新一代充电IC,在传统充电IC外加入电荷泵(Charge Pump)进行降压,电荷泵为一种无电感的DC-DC转换器,先串联2个电容作为储能元件进行降压,在电压减半同时将电流增加为2倍,再并联2个电容对电池进行充电。
电池模块进行修改,串连双电芯分散电压、多极耳结构承担高电流
另一种手机内部降压方式则采用串联双电芯方案,透过串联双电芯,平均2颗电池承担的电压,借以让充电效率翻倍;此外,双电芯设计电池是2块电芯同时充电,同时解决单电芯电池无法长时间维持峰值充电功率的缺陷。
为提升手机电池能承受的电流,品牌手机厂商则引入多(阵列式)极耳电池结构,目前主流电池多为3C电芯,支持最大4A或6A的电流输入,3C电芯是由正极+隔膜+负极组成1层,连续卷绕而成,整个结构仅一正一负2个极耳。
多极耳结构则是在每一个卷绕层中都拉出1个极耳,使得电荷运动路径成倍缩短,从而降低整个电芯阻抗,并降低电池发热量。
整合所有技术,有线快充突破百瓦
过往品牌手机厂商仅单独采用电荷泵或双电芯技术,有线快充功率最高于65W止步,到2020下半年小米、OPPO与vivo纷纷发表百瓦以上有线快充,透过同时使用电荷泵、双电芯与多极耳结构等技术,达成高电压高电流输出,让有线快充突破百瓦。
提升有线快充功率最大问题是电池容量将降低,小米曾表示,采用电荷泵技术将导致电池容量减少5%,若再采用双电芯技术,容量又将下降7%;此外,快充功率提升势必造成电池寿命下降,散热和安全性等问题增加,都是品牌手机厂商采用高功率快充需要考虑的。
而因应有线快充功率持续提升,充电器、手机内部充电IC与电池模块相关零组件将迎来一波商机。