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手机充电器成为电动汽车充电备选品?

        USB-IF协会发布了最新的PD3.1标准,支持最高48V的电压,同时充电功率达到240W。此次新的PD标准是在PD3.0的基础上扩展,增加了28V、36V、48V三种扩展输出电压。
        目前主流的3C快速充电方案仍集中在18W-100W左右,但最新标准显然远远超过了目前电子产品的充电水平。例如,小米最近公开了自己的200W快速充电方案,4000mAh的充电时间只有6分钟左右,240W快速充电时间缩短到5分钟左右,从充电时间来看,上升幅度显示很大。
        PD会统一充电市场吗?
        将功率提高到240W也会带来其他应用挑战。同时,目前手机厂家的高端旗舰手机充电功率也主要集中在65W-100W左右,想要真正应用PD3.1,还需要一定的时间。
        宝石微电子销售总监肖祥富表示,PD3.1将电力提高到240W是一个积极的标准,现在产品的电池容量越来越大,充电电力的需求越来越高。但是,从现在很多便携式电子设备的使用状况来看,使用100W充电功率的人很少,即使是家用电子产品,筋膜枪、按摩器等也不需要使用这么大的功率,很多产品暂时不能使用。
        想使用240W的快速充电,另一个障碍是电池。高功率通常需要4串或6串电池,如储藏电池或白色家电。便携式移动设备,如手机等只有一个电池,使用65W的快速充电就足够了,如果放入100W,甚至现在的240W快速充电,安全性是很大的挑战。
        除了安全性,另一个是实用性,现在手机的快速充电可以在30分钟内充电,即使更换240W的快速充电,也可以将充电时间缩短到10分钟以内,对消费者有多大的意义,有多少消费者愿意购买。
        值得注意的是,目前快速充电市场上仍有许多协议,如高吞吐量QC、PD、OPPOVOOC、华为SCP、谷子PPS等,但目前PD3.1的发布,充电功率已达到较高水平,即使是谷子最新发布的200W充电方案,PD3.1也有一定的差距。同时,制定了PD3.1的标准,约100家企业的500多名行业专家共同参加,华为、联想、小米、慧能泰、立信精密等企业参加,是否意味着PD协议统一的时代开始了。
        与此相对,茂瑞芯市场经理周银认为,这些头部手机制造商具有很强的研究开发能力,这些大型工厂虽然参与了标准的制定,但他们的私有协议还在继续发展,所有制造商都会根据自己的优势开发私有协议。相反,在PD协议中,在PD3.0时期完全包含高吞吐量的QC协议等其他协议。
肖祥富也认为短期内制造商不会放弃私有协定。其中涉及很多商业因素和专利保护,贸然放弃,损失很大。但是,从长远来看,协议一定是统一的,苹果、华为等制造商相继取消附属充电头后。用户一定会选择公共充电器,即PD协议。



        5A的优势
        新的PD标准,除了将功率提高到240W以外,值得注意的是,其电流仍然保持在5A,只是提高了电压。主要原因是高压高电流大幅度提高充电功率,但受安全性和技术的限制,暂时没有得到广泛的商用。
        茂瑞芯表示,电压提高到48V,但电流仍保持在5A,主要有两个限制,一个是电力设备的耐压等级,48V巴士可以利用现在市场上大量使用的80V-100V电力设备进行设计,在提高性能的同时,优化成本,另一个是考虑到安全电压的等级,设计时需要考虑20%的过电压,电压48V的话,电压在58V左右对茂和芯来说,目前设计并不困难。
        肖祥富进一步阐述,现在按照国际标准,DC低于60V,属于安全电压,因此现在上升到48V没什么关系。但是,提高电流会增加成本和功耗。PD3.1将电压设定为48V/5A,成本增加幅度低于低压大电流的基准。
        以通常的电子部件为例,如果现在使用的电压为20V,采用30V左右的MOS管,则需要将电压提高到48V,则选择低端的60V、80V、100V的MOS管,成本差异很小。
        如果现在是20V5A的产品,可以选择100A的MOS管,如果要提高到20V12A,就需要选择更高电流的MOS管,成本差异很大。
另一个是充电的数据线,目前市场上支持100W电力充电的数据线价格约为几十元,但购买支持12A的数据线,成本可能会加倍。因为电流越大,所需线材越粗。
        否则,有两个问题。一个是充电时线材发热,温度上升,另一个是USB接口,c口和a口,大部分连接器支持5A进行特殊处理,调整了材质结构。
支持到12A,成本显着上升。从安全性来看,电流越大,温度越高,火灾等危险的发生就越容易发生。
        周银表示,目前PD3.1标准仍保持电流5A,意味着线材成本不太上升,主要成本变化在emark芯片上。在PD3.0中,当电流超过3A时,需要该芯片进行辅助。但是,现在电压上升到48V意味着emark芯片的耐压等级的上升,需要重新设计,数据线的成本主要出现在这里。
另一方面,目前行业已经存在240W的充电方案,但需要落实到PD3.1标准中,需要适应。同时,PD3.1增加了EPR(扩展功率)功能,主要有15V-28V、15V-36V、15V-48V三个等级。茂睿芯表示,15V-36V输出的场景,现有的方案可以实现,但15V-48V的优化方案行业仍在探索中。
PD3.1对行业的意义:跨境统一。
        据机构介绍,2021年全球快速充电市场预计将达到3000亿元,市场空间广阔。受世界经济复苏和iPhone取消标准充电头的积极影响,第三方制造商将迎来巨大的发展机遇。同时,PD3.0时,100W的充电功率已经满足了智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种电子设备的充电需求,现在功率上升到240W,这个标准的使用场景大幅度提高。
        这对国内制造商来说是很大的机会,肖祥富表示,PD3.1快速充电协议的普及,快速充电的使用场景大幅扩大,不仅可以应用于3C产品,还可以应用于电动二轮车、家电、电动汽车领域。
        特别是在电动二轮车领域,周银表示,目前电动二轮车充电器的功率约为200W-300W,PD3.1能够完全满足这些产品的充电需求,茂瑞芯目前也与电动二轮车公司积极沟通,希望尽快实现。
        目前茂睿芯主要集中在电动二轮车的电池管理和中央控制台相关产品上,但电动二轮车的充电器目前没有太多参与。现在的两轮车充电器不强制要求PFC(功率因数校正),PD3.1需要PFC。
        如果没有PFC,就容易发生安全性问题。例如,电动两轮车的电池容易着火。这是因为线材通常设计为5A,但是电力因数不好的话,电流会急剧增加,发生火灾。将PD3.1协议应用于电动两轮车领域,安全性大幅提高。对制造商来说,自己的业务范围也会扩大。
        但是,PD3.1标准的普及并不是在短时间内实现的,PD3.0已经发表了几年,从2020年开始爆炸是因为苹果等大型工厂宣布不再制作充电头点燃市场,至今为止很多制造商都把PD快速充电应用于手机和笔记本电脑肖祥富说,至少两三年内,以100W以内的充电器为主。

        新公布的PD3.1标准不仅可以大大推动充电时间,还可以满足传统的3C产品,还可以满足电动二轮车、无人机等其他电子产品的充电需求。但是,新标准的发售,一般需要长期的检查和普及,但是对于上流芯片的工厂来说,应用什么时候起来并不是最重要的,只要做好技术,就能满足顾客的要求是最重要的。

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