充電器實現(xiàn)快充的原理

在前面的幾篇文章詳細介紹了支持MPPT功能的太陽能鋰電池充電電路和鋰電池的三段式充電，最終使用上海如韻電子的CN3791降壓芯片設(shè)計了鋰電池充電電路。 然后介紹了BOOST升壓拓撲原理，并且采用了TI的TPS61088解決方案，將鋰電池的低電壓升至能夠滿足多快充協(xié)議的手機充電電壓。

其實到這里我們的充電器已經(jīng)可以使用了，但是項目如果只是止步于此，當你在使用時就會發(fā)現(xiàn)，為什么我們的升壓電路最高能夠達到12.6V，電流也能夠滿足需求，為什么給手機充電時依然非常慢。 這里我們就需要明確一點（一個供電系統(tǒng)中工作電流由負載決定，最大提供電流由電源決定），也就是說我們制作的充電器在充電時能夠滿足手機的快充需求，但是此時手機并不知道充電器能夠支持多大的充電功率，為了保險起見，手機只會使用默認的充電電流從充電器中取電，有些手機可能使用的只是5V1A只有5W功率 ，這時充電速度會非常慢的。

所以我們要做的就是讓充電器和手機彼此之間知道對方支持那些快充協(xié)議，在充電時動態(tài)調(diào)整充電電壓和電流。

這里就不過多的介紹現(xiàn)存的快充協(xié)議，相信這樣的文章在各大論壇都能夠找到，我就不搬磚了。 主要來介紹充電器實現(xiàn)快充的原理。

根據(jù)公式P=UI，可以知道實現(xiàn)手機快充有幾種不同的方式：

保持電流不變電壓增大

充電電流不變電壓增大

電流電壓都增大

上圖為升壓電路中的部分截圖，其中電阻R5,R6為輸出電源反饋電阻，通過改變R5和R6的電阻值，就可以根據(jù)需求在芯片允許的輸出范圍內(nèi)任意調(diào)整輸出電壓。

所以要做的是讓充電器知道手機能夠支持那種充電協(xié)議，然后通過控制電路對反饋回路進行調(diào)制，進而改變輸出電壓實現(xiàn)快充功能。

在協(xié)議識別方面使用了IP2161快充協(xié)議芯片，這款協(xié)議芯片支持多種快充協(xié)議，包括高通QC3.0/2.0、華為FCP、三星AFC、展訊SFCP、蘋果2.4A和BC1.2協(xié)議等。 可以滿足市面上常見的手機。

IP2161實時監(jiān)測USB接口中DP和DM引腳電壓，當檢測到接入USB端口的待充設(shè)備為非快充設(shè)備類型時，通過改變DP，DM兩個引腳的電壓來握手不同的設(shè)備。 當檢測到接入USB端口的待充設(shè)備為快充設(shè)備類型時，能自動識別快充類型并對協(xié)議請求進行解析和響應(yīng)從而完成與待充電設(shè)備的握手過程，然后按照協(xié)議請求通過FB引腳SOURCE或SINK電流，調(diào)整反饋環(huán)路的反饋電壓，從而調(diào)節(jié)快充電壓，實際的充電環(huán)路和充電電流則由充電器和接入的USB端口設(shè)備決定。

IP2161可通過SEL引腳來設(shè)置電路的最高輸出電圧，在設(shè)計過程中可通過上表進行設(shè)置。