安森美半導(dǎo)體的行業(yè)首款單芯片移動(dòng)電源方案

隨著移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越豐富的功能，耗電量卻也顯著增加，而消費(fèi)者同時(shí)希望設(shè)備持續(xù)連接的生活方式和時(shí)尚輕薄的外形，電池續(xù)航力成為亟需解決的問(wèn)題，更智能且支持快充的移動(dòng)電源方案便應(yīng)運(yùn)而生。
移動(dòng)電源，俗稱充電寶，是移動(dòng)電池充電器。它可從USB端口汲取電源并將電能儲(chǔ)存起來(lái)，在移動(dòng)設(shè)備需要充電時(shí)無(wú)需電源插座就可為電池提供電源。由于用戶經(jīng)常遠(yuǎn)離電源使用移動(dòng)設(shè)備如玩游戲、看視頻、發(fā)微信等，需要隨時(shí)隨處頻繁為移動(dòng)設(shè)備充電，這需求促進(jìn)移動(dòng)電源市場(chǎng)的增長(zhǎng)。據(jù)相關(guān)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，移動(dòng)電源的出貨量將從2016年的不到5億只增加到2019年的超過(guò)9億只，市場(chǎng)年均增長(zhǎng)率高達(dá)17.5%。

圖1：移動(dòng)電源市場(chǎng)趨勢(shì)

隨著市場(chǎng)的不斷發(fā)展，移動(dòng)電源若僅僅具備簡(jiǎn)單的充電功能已無(wú)法完全滿足消費(fèi)者的期望，消費(fèi)者普遍期待更智能的特性和更前沿的設(shè)計(jì)，尤其是移動(dòng)電源的容量隨著時(shí)間的推移而增加，其精密度定會(huì)提高，使電池可以盡快充滿電和將不便減至最少。安森美半導(dǎo)體的高度集成的單芯片移動(dòng)電源方案LC709501F，可實(shí)現(xiàn)功能豐富且更具差異化特性的智能移動(dòng)電源產(chǎn)品，幫助移動(dòng)電源供應(yīng)商在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。
簡(jiǎn)單且高度集成的系統(tǒng)架構(gòu)
傳統(tǒng)的移動(dòng)電源方案通常包括微控制器（MCU）、低壓降穩(wěn)壓器（LDO）、USB檢測(cè)模塊和充電穩(wěn)壓模塊等多個(gè)元件，需要大量的設(shè)計(jì)整合時(shí)間，以及軟件開發(fā)時(shí)間來(lái)處理邏輯和控制功能。安森美半導(dǎo)體新的單芯片方案LC709501F 將多個(gè)元件集成到單個(gè)封裝，減少元件數(shù)，節(jié)省約20%的空間，實(shí)現(xiàn)緊湊的、超薄的高性能系統(tǒng)，支持平臺(tái)設(shè)計(jì)，外置的FET還可擴(kuò)展充電能力。該單芯片方案包括集成的電量計(jì)功能、可配置的I/O、LED驅(qū)動(dòng)器、I2C接口、USB 2.0全速主機(jī)控制器，和用于外部功率MOSFET的預(yù)驅(qū)動(dòng)器，提供領(lǐng)先業(yè)界的功率密度。

圖2：移動(dòng)電源之傳統(tǒng)方案架構(gòu)對(duì)比安森美半導(dǎo)體方案架構(gòu)

　支持快速充電
為加快充電速度，縮短充電時(shí)間，市場(chǎng)上產(chǎn)生了各種快速充電標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)格和充電速度及輸出功率如圖3所示。一般而言，輸出電流和輸出電壓越高，充電越快。安森美半導(dǎo)體的移動(dòng)電源方案LC709501可自動(dòng)檢測(cè)移動(dòng)設(shè)備的電池標(biāo)準(zhǔn)，并集成最佳充電方式選擇功能，通過(guò)更新固件支持最新的快速充電標(biāo)準(zhǔn)，如高通快速充電QC2.0和QC3.0等專有充電協(xié)議，并可通過(guò)額外的軟件支持USB PD和Type-C連接，資深用戶甚至可對(duì)LC709501F重新編程以實(shí)現(xiàn)定制的充/放電協(xié)議，通過(guò)改變外部MOSFET支持最大12V、2.5A（30W）的輸出功率等級(jí)。

圖3：快速充電標(biāo)準(zhǔn)概覽及比較

與移動(dòng)設(shè)備通信：提供行業(yè)首款電池信息數(shù)據(jù)顯示App
相信很多消費(fèi)者都有過(guò)因攜帶的移動(dòng)電源電量不足而無(wú)法為移動(dòng)設(shè)備充電的惱人經(jīng)歷。安森美半導(dǎo)體的智能充電控制器LC709501支持通過(guò)USB 2.0 全速主機(jī)控制器獲取移動(dòng)電源電池信息如1% 步進(jìn)剩余電量、電池溫度、電池電流及電池健康指標(biāo)（電池充放電周期數(shù)），提供行業(yè)首款電池信息數(shù)據(jù)顯示App用于移動(dòng)設(shè)備，讓消費(fèi)者通過(guò)移動(dòng)設(shè)備隨時(shí)知悉所攜帶的移動(dòng)電源的各項(xiàng)指標(biāo)，大大提高用戶體驗(yàn)。
如圖4所示，只要基于LC709501的移動(dòng)電源被連接到移動(dòng)設(shè)備如智能手機(jī)，創(chuàng)新的移動(dòng)電源應(yīng)用程序就自動(dòng)啟動(dòng)，移動(dòng)電源的詳細(xì)運(yùn)行信息及關(guān)鍵參數(shù)將顯示在智能手機(jī)的屏幕，如移動(dòng)電源電池剩余電量及動(dòng)畫運(yùn)行、移動(dòng)電源電池使用時(shí)間、剩下的充電時(shí)間、電池溫度、快充開關(guān)按鈕等等，并且該方案還支持移動(dòng)電源供應(yīng)商在該App界面顯示其公司Logo。

圖4：與智能手機(jī)的通信顯示電池健康和充電信息

　豐富的保護(hù)機(jī)制
移動(dòng)電源的安全問(wèn)題不容忽視，如若其保護(hù)機(jī)制的設(shè)計(jì)不合理，將有可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。安森美半導(dǎo)體的LC709501F提供過(guò)流檢測(cè)、過(guò)壓檢測(cè)、安全計(jì)時(shí)器和冗余電池保護(hù)等全面的保護(hù)機(jī)制，并采用一個(gè)熱敏電阻用于溫度監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)安全性。此外，其自適應(yīng)充電算法能在兼顧電池健康狀態(tài)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大化的電荷存儲(chǔ)容量，確保更長(zhǎng)的電池使用壽命。
　能效測(cè)試
安森美半導(dǎo)體對(duì)LC709501F作了6組能效測(cè)試，6組數(shù)據(jù)的能效都超過(guò)90%，如圖5所示。

圖5：能效測(cè)試曲線

　總結(jié)
安森美半導(dǎo)體的行業(yè)首款智能充電控制器LC709501F滿足消費(fèi)者對(duì)隨時(shí)隨地為便攜式電子產(chǎn)品充電的需求，它提供智能特性以及同類最佳的集成度，其簡(jiǎn)單的系統(tǒng)架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)緊湊的、薄的移動(dòng)電源，支持平臺(tái)設(shè)計(jì)，并兼容最新的快速充電標(biāo)準(zhǔn)，提供寬廣的功率和5 V、9 V甚或12 V工作的電壓輸出范圍，通過(guò)簡(jiǎn)單的FET選擇，最大充放電能力達(dá)30 W，全面的保護(hù)機(jī)制增強(qiáng)安全性并確保電池使用壽命。最關(guān)鍵的是它開創(chuàng)了移動(dòng)電源與移動(dòng)設(shè)備通信的功能，可準(zhǔn)確可靠地于屏幕顯示電池信息數(shù)據(jù)，提供全新的用戶體驗(yàn)。此外，安森美半導(dǎo)體還提供參考設(shè)計(jì)套件，幫助移動(dòng)電源制造商最大限度地縮減重設(shè)計(jì)硬件的時(shí)間，以加速產(chǎn)品面市。