Start-up Lion Semiconductor предлагает идею для быстрой зарядки смартфона, используя технологию преобразования напряжения для силовых ИС либо преобразователей напряжения с переключаемыми конденсаторами.
В предыдущие годы разработки, ускоряющие зарядку, как правило, не имели отношение к новейшим технологиям непосредственно батареек, а больше к эффективности системы зарядки.
Значение рассеивания мощности телефонов имеет величину в районе 4Вт, иногда 5. данный факт косвенным образом определяет показатели физического предела скорости зарядки смартфонов, потому что аппарат не должен перегреваться. Даже если эффективность задки будет 99 %, системой зарядки 100Вт будет потерян 1Вт.
Несмотря на это, с помощью преобразователей с наличием переключаемых конденсаторов, если их сравнивать с классическими ИС с обратным преобразователем, возможно увеличение эффективности при менее сложных компонентах.
Импульсная волновая модуляция входного напряжения в катушке индуктивности, сохраняющая и буферизирующая энергию в более низкое (сглаженное) выходное напряжение обеспечивает работу классического понижающего преобразователя.
При использовании таких конструкций сложность связана с тем, что необходимо больше места на печатных платах, так как у магнитных компонентов может быть большой размер.
Возможно уменьшение габаритов индуктора при повышении рабочей частоты PWM, но тогда увеличится потеря мощности. У типичного понижающего преобразователя сейчас КПД от 90 до 94%, что мало для того, чтобы осуществить быструю зарядку с большой мощностью.
На конструкциях, где есть переключаемые конденсаторы, с лёгкостью переключается своя входная мощность на маленькое число конденсаторов, не используя магнитные компоненты.
Это позволит снизить потерю мощности многократно (до 4 раз). Минусом является отсутствие возможности функционировать в качестве регулятора, как при динамическом напряжении у понижающих преобразователей.
На смартфонах в первую очередь можно говорить про переключаемые конденсаторы с делителем напряжения (общий коэффициент преобразования 2:1). для определённых систем с быстрой зарядкой возможно функционирование при наличии более высокого напряжения для обхождения ограничений тока кабелей USB.
Во время подключения таких зарядных приспособлений существует простая защитная система, предотвращающая перенапряжение телефона, заряд преобразуется в заряд литиевых батареек понижающим преобразователем. Если эффективность преобразования 92 % к системе 18 Вт может произойти рассеивание 1,2 Вт. Если используется беспроводная зарядка от более высокого напряжения, величина потерь будет существеннее.
В новых смартфонах делались попытки избавится о ограничения преобразования мощности за счёт простого перемещения главных схем регулирования напряжения и преобразования за пределы аппарата. USB PPS является новым, часто используемым стандартом, позволяющим зарядным приспособлениям осуществлять точную регулировку их выходного напряжения. Это помогает избавиться от проблемы с ограниченным рассеиванием мощности смартфона, но вызывает появление необходимости в усложнении внутренних зарядных цепей аппарата.
С помощью систем Oppo SuperVOOC либо OnePlus Dash Charge происходит отслеживание текущего состояния аккумуляторных батарей, обычно при удвоенном отношении напряжения 2:1.
Чаще всего у заряженной литиевой батарейки напряжение примерно 3,8 В, а если имеется полная зарядка, то 4,3-4,4. Зарядным приспособлением отслеживается повышение кривой напряжения при зарядке (к примеру, начальная точка — 7,6, а полное заряженное положение — 8,8 В).
Как раз тут и возможно подключение преобразователей, имеющих переключаемые конденсаторы, способствующих уменьшению входного напряжения до стандартного 3,8-4,4 В, что необходимо для батарейки. Преобразование становится более эффективным (98% вместо 92).
Подобная же схема может быть использована в более новой беспроводной системе ускоренной зарядки, для функционирования которых нужно ещё более большое входное напряжение (20 В). Преобразователь 4:2 даёт возможность эффективного разделения такого рабочего напряжения ещё до его снижения до рабочего напряжения аккумуляторных батарей. По сути с помощью беспроводной зарядки, мощность которой 30 В получается рассеивание на смартфоне 1,2 В.
Системы с батарейками 2S (Oppo) используется их последовательное соединение. Это способствует исключению любого преобразования напряжения в смартфоне при зарядке, а интегральной системой здесь осуществляется лишь контроль входного тока, вплоть до 99% эффективности зарядки.
По этой причине у новых моделей возможно достижение мощности зарядки 60 Вт. не допуская перегрев. Несмотря на избавление от проблемы зарядной мощности, сложность варианта с двумя батарейками в том, что предназначение компонентов телефона и PMIC — это функционирование с обычным рабочим напряжением литиевых батареек.
