工作原理
- 协议协商原理:USB 快充采用 USB Power Delivery(USB PD)协议等快充协议。当设备接入充电器,双方通过 CC(配置通道)引脚发送包含设备信息和可支持功率等内容的报文,以确定可提供的最佳充电功率、电压和电流。
- 电压电流转换原理:通过 PWM(脉冲宽度调制)技术控制功率开关管的导通和关断时间,将输入的电压转换为设备所需的特定电压和电流。如需要降压时,延长开关管关断时间,减少电感储能时间,降低输出电压;需升压时,则相反。
- 保护原理:当检测到输出电流超过设定阈值,过流保护电路立即动作,关断功率开关管,停止充电。当输出电压高于或低于安全范围,过压保护和欠压保护电路会迅速切断电路,防止设备损坏。温度传感器实时监测线路板关键部位温度,温度过高时触发过温保护,降低充电功率或停止充电。
核心部件
- 主控芯片:是线路板的 “大脑”,如南芯科技 SC3023 等,控制整个充电过程,实现 PWM 控制、协议处理、保护功能等。
- 功率开关管:多采用氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)等新型半导体材料的开关管,如英诺赛科 INN700TK240B,能快速导通和关断,降低开关损耗,提高充电效率。
- 协议芯片:如南芯科技 SC2151A,专门负责处理快充协议,与设备进行协议协商,确保充电器与设备之间的通信和功率匹配。
- 滤波电容:包括高压滤波电解电容、固态电容等,用于平滑输入输出电压,滤除电源中的高频纹波和噪声,提供稳定的直流电压。
功能说明
- 快速充电功能:支持多种快充协议,如 USB PD、QC(Quick Charge)等,能根据设备的快充能力,自动匹配最高可达 65W、100W 甚至更高的功率,快速为设备充电。
- 智能识别功能:可智能识别接入的设备类型,如手机、平板、笔记本电脑等,根据设备的功率需求和电池电量状态,动态调整输出功率和电压电流参数。
- 安全保护功能:具备过流、过压、欠压、过温、短路等多重保护功能,确保充电过程中设备和用户的安全。
- 兼容性功能:能够兼容不同品牌、不同型号的设备,无论是苹果、华为、小米等手机,还是各类平板、笔记本电脑等,都能实现快速充电。
应用场景
- 消费电子领域:广泛应用于手机充电器、平板充电器、笔记本电脑充电器、移动电源等,为各种移动设备提供快速充电支持。
- 车载充电领域:用于车载充电器,让用户在行车过程中也能快速为手机、平板等设备充电,满足出行充电需求。
- 智能家居领域:部分智能家居设备如智能手表、智能音箱等也开始采用 USB 快充线路板,实现快速充电,提高设备的使用便利性和续航能力。
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