实现了4.5米无线充电:智能手机PMIC领头羊再放大招
智能手机这个产品形态的流行,除了带动手机产业的崛起,还促进了相关半导体供应商的繁荣,来自德国的Dialog就是其中的一个代表。
成立于1981年的Dialog半导体是一个高度混合信号的IC供应商。经过几十年的发展,公司已针对智能手机、移动计算、可穿戴设备、IoT和智能家居市场推出了不少的半导体产品,其中就包括了今天要谈的电源类产品。
根据Dialog半导体CEO Jalal Bagherli博士介绍,Dialog公司的智能手机PMIC市场份额为20%,在全球位居首位;在近些年兴起的快充市场,Dialog约占领了智能手机快充适配器市场70%的份额,同样位居全球第一。另外,Dialog还有领先的RF无线充电和GaN技术,这些都是保证Dialog未来能够迎合电源芯片发展需求的布局。近日推出的几款芯片就是最好的体现。
现在的智能手机处理器越来越强,屏幕也越来越大,自不然带来了更大的电源消耗。但电池技术的停步不前,就让将手机越做越薄的开发者头疼。作为更上游的半导体供应商,就想出了快速充电这种折中的办法,具体就是通过低压高电流或者高压低电流的方式实现。而在协议方面则涌现出包括高通Quick Charge、联发科的Pump Express和USB-PD等个阵型。以上产品Dialog都有涉及。
据介绍,全球第一款搭载高通和联发科的上市产品,用的就是Dialog的芯片;他们也还是第一款为华为提供FPC专有快速充电技术的企业;首款USB-PD状态机解决方案也是由Dialog提供。从Dialog的公开资料我们得知,光是2016年,Dialog的快速充电芯片组出货量超过2.5亿个。特别是最后一种快充方案,因为USB Type C的逐渐流行,这类产品会成为未来的重要一个选择:
一方面是因为Type C拥有22个引脚,相比于上一代的产品的4个引脚,极大扩展了其功能;更高的额定电流,使其充电功率可以做到100W;正反插提升了实用体验,这些优点让其适用于移动、计算和电视的应用,也得到了主要消费OEM厂商的支持。Dialog也顺势推出了新型USB PD接口芯片 iW656。
Dialog方面表示,这是首款针对便携式电源适配器优化的USB PD,取消了不适用于电源的功能,这款产品还获得了PD2.0认证,最重要的是这款IC实现了更低的成本,这让它成为了厂商未来的选择。
iW656旨在支持更小、更紧凑的设计,大幅减少了所需元件的数量,并兼具基于状态机的IC成本更低和简单等固有特点。与先前的USB充电技术相比,USB-PD可支持更高功率要求,并实现对兼容设备的更快充电速度。
相信这款基于状态机的新款控制器专为满足消费者对便携式电源适配器的需要而设计,可实现比传统上基于微控制器单元(MCU)的解决方案更简单的适配器设计。
值得一提的是,Dialog在其芯片上搭配了专有的SmartDefender技术,能够在快充出现故障时降低其功率。
除了在适配器端推出相应的快充IC外,终端的相应快充方案也是Dialog专注的一个方面。在这个领域,快充的充电效率从一开始的主充电器89%发展到并行充电器的92%,现在Dialog更是领先全球,推出了电流高达10A的端对端高压直充解决方案DA9318,更重要的是这款具备业内最佳的安全性和性能的方案竟有98%的充电效率,将系统功率损耗和发热降到最低,使紧凑型消费类应用更加安全。
据Dialog介绍,这个方案拥有无电感电池的特性,支持的电压范围是5.5V到1.55V其中DA9328L支持10A电流,44W功率的充电,而DA9318L则支持8A电流,35W功率的充电。
该项创新是业内首创,且非常适用于解决目前智能设备电池容量增加带来的设计挑战。目前,智能手机电池为了提供更长续航时间以支持更大的计算能力,其容量已接近4,000 mAh,制造商都在不断寻找能提供高效、安全、发热少的先进充电解决方案。DA9318系列包含全面的安全和保护特性,以确保从便携式电源适配器到智能手机电池的端到端系统安全。
另外,与现有的使用低电压并让充电电流直接通过电缆的拓扑不同,DA9318系列的设计允许采用标准3A USB线缆来实现6A充电电流,这不仅让功率加倍,还大幅降低快速充电应用的成本达35%。据介绍,该器件与Dialog的iW656 USB-PD电源适配器接口IC相结合,能够实现突破性效率和显著节省成本的完整墙到电池快速充电解决方案。
虽然快充从某个角度看,解决了电池小和耗电快的矛盾,但是始终有着线缆的困扰,况且随身还需要携带充电器和线缆,到处寻找插座或者随身携带充电宝也会困扰着消费者,于是能够随处布置,不需要线缆、适配器和插座的无线充电又称为了厂商关注的热点。从WPC、A4WP到RF无线充电,业界在探讨不同的解决方案。
Dialog表示,相比于前两者,他们正在推动的RF无线充电拥有更多的优势,最亮眼的就是高达4.5米的无线充电距离。
据半导体行业观察了解得知,Dialog的这项名为WattUp的RF无线技术是由他们与所投资的一个叫做Energous的公司联合开发。Energous公司于2012年10月30日成立,聚焦开发可以应用在远距离使用的无线充电或电子设备供电技术。按照Energous方面的说法,该公司的技术是一种新的方法,因为它由射频(RF pocket)传输,能够支持多个接收器测试版接收能量。Dialog在2016年对其投资了1000万美元,旨在共同开发无线充电技术。
Dialog相关人士告诉记者,由于WattUp无线充电是基于RF的技术,因此能够轻易实现真正的远距离空间自由度的多设备充电。其中中场充电距离科大0.9米。远场更是高达4.5米。
另外,这个无线充电方案用更低成本的PCB天线取代了昂贵的线圈,不但能节省成本,还能实现更小更博的设计,能够将其接收端集成到更小的器件中去,扩大了应用范围。
至于这样一个方案是如何准确实现远距离无线充电的,Dialog表示,WattUp应用的是波束成形技术,它的做法就是对多台设备一个一个顺着来连接,这样的话数量就没有限制了,实际上就是把这些要充的设备连成个圈。这个方案的特别之处就是在近场无线充电,把你要充电的设备放在发射器旁,就能实现和传统的感应式或基于谐振线圈无线充电一样的输出功率;如果把设备放远一点的话,就能进行绢流充电,从瓦特级到毫瓦级。
假设在一米远的时候,方案可以传输0.5瓦的功率。尽管涓流充电的时候只有0.5瓦,但比如你桌子上的多台设备可以同时进行无线充电,发射端也无处不在的时候,能够远距离实现的就是很完美的方案。
有人会问,这些使用RF的方案会否对现有的WIFI造成干扰。Dialog的回应是,Energous的技术是5.8GHz,比WiFi频段要高一点,这就保证了方案绝对不会对WIFI造成干扰。
能同时在现有和未来的技术做好了那么丰富的布局,相信你清楚Dialog是怎样做到了那么多个第一了吧。(文/李寿鹏)
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