一. 手机的四个充电环节
我们在实际充电过程中涉及到的四个环节：
1）充电适配器的任务是把220V的市电转换为手机能够承受的5V电压（现在应各种充电协议，如QC和USB PD（Type C接口）等的哀求，也哀求能够送出9V/12V/14.5V乃至20V的电压），同时具有一定的功率输出能力，例如5V/2A, 9V/1A等等规格。充电适配器属于AC-DC的技能范畴，平常所说的快充芯片实在是对适配器AC-DC芯片和手机真个开关式充电管理芯片（以DC-DC技能为实现手段）的统称，但本文的快充芯片特指手机真个开关式充电管理芯片。
2）充电线的任务便是卖力把电压/电流从适配器端传送得手机端，由于目前绝大多数充电线实际上便是USB线。这里有一个参数须要提请大家把稳。按照USB2.0的标准，线缆须要具备传送最大1.8A的电流能力，因此如果是5V的适配器，USB2.0的线缆最大能传送的功率实在只有9W。
3）快充芯片的任务是把适配器的5V/9V/12V等电压转换成电池的电压，同时按照须要的充电电流精确可控地向电池进行充电。从技能上看，快充芯片是这四个环节中最具有寻衅的部分，因此目前业界有能力供应高品质高可靠性的快充芯片的厂家十分有限，紧张还是以德州仪器，仙童半导体等少数几家国外大厂为主，海内的希荻微电子经由几年坚持不懈的自主研发，已推出了一系列的快充芯片，冲破了国外大厂的垄断局势，并已在各大手机方案商和品牌商得到广泛的运用。快充芯片详细的事情事理将不才文做详细谈论。
4）电池是这个环节非常主要的部分，全体充电环节都是为了使电池快速而安全地充满电量。电池的紧张参数包括：容量（mAH，手机中常见的有2000mAH, 3000mAH和4100mAH），充电截止电压（目前常见的有4.2V, 4.35V和4.4V规格，更高的充电截止电压，在同等的电池体积情形下，常日具有更高的电池容量，因此目前所谓的4.35V及以上的高压电池逐渐在手机上得到更广泛的运用），以及可接管的最大充电电流等等。个中，可接管的最大充电电流一样平常以nC来表示。例如一个3000mAH的电池，1C的充电速率是指一个小时之内即可充满电池，此时可接管的最大充电电流便是3A；如果许可2C的充电速率，那么理论上半小时就可以充满电池，则此时可接管的最大充电电流即为6A；以此类推等等。下文将会看到，电池的这几个参数将对选用得当的快充芯片产生直接的影响。
二. 经典的三段式充电
实在给锂离子电池充电的过程和我们生活中用水龙头向洗脸盆放水的过程非常类似：
第一阶段：当开始给一个空的脸盆放水的时候，为了不让水溅出来，会把水量掌握得很小；第二阶段：等到脸盆底部积满了一定水位之后，才把水龙头开得比较大，脸盆里已有的水可以对这样连忙的进水起到缓冲浸染，从而不会有水花溅出；
第三阶段：当水位快到脸盆顶部的时候，此时我们又会逐渐减小进水量，以防止有水冲出脸盆之外，直至积满全体水盆。
电池就像这个脸盆，只不过它储存的不是水，而是电荷。电池的充电也有类似的三个阶段：
第一阶段：涓流充电。电池的特点是，当电池电压（大致相称于水位）非常低的时候，其内部的锂离子活动性较差，内阻较大，因此只能接管较小的充电电流（一样平常在30到50mA旁边），否则电池随意马虎发热和老化，不仅危害电池寿命，而且有潜在的安全问题，因此把这个阶段称为涓流充电，也有同行将之称为线性充电或者预充电等等。
第二阶段：恒流充电。当电池电压高于2V以上，电池的锂离子活动性被充分激活，内阻也较小，以是能够接管大电流的充电。在这个阶段，快充芯片会按照设定向电池供应可接管的充电电流，因此在这个阶段电池得到的电量也是最大的，可以占到容量的70%到80%以上。
第三阶段：恒压充电。电池是一个十分娇气的储能元件，它的电池电压不许可超过截止电压的±50mV，否则就会有安全隐患。因此，当电池电压被充到靠近充电截止电压的时候，快充芯片必须能够自动减小充电电流，掌握“水花”不要超出范围，直至把电池完备充满。
一个合格的快充芯片，必须能够根据电池电压的高低，自动地掌握充电过程在上述三个阶段之间进行无缝切换，而无需其他硬件或者软件的帮助。
三. 电源路径管理功能
电池的目的是要给电子设备例如手机供电，如果电池没电了，自然手机也就无法事情了，以是这个时候必须要插上充电器充电。我们来看看几种不同的快充芯片在利用上的体验有何不同。
海内厂商推出的第一代快充芯片，当电池电压很低的情形下，即便插入了充电器，即快充芯片已经在对电池进行充电了，但由于此时电池电压很低，不敷以开启系统，因此手机是无法启动的。只有当电池电压已经被充到足够高之后，手性能力正常事情。
我们自然会问，有没有一种办法，只要我们插入了充电器，即便电池电压很低，也可以启动手机呢？办法是有的，只要我们把给电池充电的端口和给系统供电的端口做一个智能的隔断，就可以达到这个目的。业界把这个功能称为电源路径管理，这个功能也是第二代快充芯片的标志性特点之一。
给系统供电的SYS引脚和给电池充电的BAT引脚便是两个独立的引脚，在它们之间内部集成了一个智能开关。当电池电压较低的情形下，这个智能开关处于半开启的状态，把SYS和BAT的电压自然拉开，以担保SYS的电压足以支持后级系统的事情；当电池电压足够高之后，这个智能开关才完备开启，相称于一根电阻很小的导线把SYS和BAT短接在一起，以最大程度降落其间的功耗。
四. 高电压事情
现在的电池容量越来越大，因此在充电的时候，其须要的功率是很大的。例如，一个3000mAH的电池，若以3A对其充电，以3.8V电池电压打算，其接管的功率是11.4W，假设快充芯片的转换效率是90%，那么进入快充芯片的功率便是12.7W旁边。根据前面剖析的充电的四个环节，此时对线缆的哀求就来了：如果快充芯片是事情在5V，那就意味着线上的电流是2.5A旁边，这不仅超出了现有的USB2.0线缆的传送能力，并且这么大的电流会在线缆上造成较大的功率丢失。例如1米线缆的寄生电阻大约是250毫欧，其功耗就差不多1.5W！
为理解决这个问题，我们可以像生活中常见的高压输电线一样，提高传送的电压，线上的电流和功耗也就自然降下来了。还是刚才的例子，若传送的电压换成9V，那么线上的电流就只有1.4A旁边，因此现有的USB2.0线缆就足够用了（节省本钱！
），线上的功耗也仅有0.5W。相应地，快充芯片也须要在9V，12V乃至20V的事情电压下正常事情。这是对快充芯片的一个主要哀求。
五. 转换效率
手机是一个用户体验至上的电子设备，在充电方面，个人用户不仅哀求充电快速安全，同时更喜好发热较低的手机。为了实现这个目标，对快充芯片的哀求自然便是高转换效率。当然除此之外，还须要快充芯片选用低热阻的封装，例如带散热盘的QFN封装；在手机设计的时候，也应对散热方法多加考虑等等。可喜的是，国产厂家充分意识到了转换效率对用户的主要性，产品在指标上已经赶超了国外品牌。
六. 充电参数的可配置性
正如前面对电池的剖析，由于不同的电池可以接管的电流能力不同，其充电截止电压也不一样，这哀求快充芯片能够根据不同的电池，通过软件配置不同的充电参数，以提高快充芯片的通用性。常日，快充芯片是通过I2C接口来完成这些配置。其他须要配置的常见参数还有：
l 输入电压限压阈值
l 输入电流限流阈值
l 充电截止电流
l 芯片的事情模式掌握
七. 耐压和抗浪涌能力设计
在手机里面，快充芯片是USB/Type C接口进来瞥见的第一颗芯片。充电线的反复插拔会带来很高的毛刺电压，这须要快充芯片具有良好的耐压能力；在USB2.0的运用下，须要快充芯片具有20V以上的耐压能力。更具威胁的是电网通过适配器传送过来的浪涌电压，尤其是在像印度这样电网十分不稳定的地区，其浪涌电压会高达300V以上，这哀求快充芯片在加上保护器件（例如TVS）的情形下能安全事情而不会被破坏。
八. 其他哀求和其他快充技能
用于手机上的快充芯片，其功能期望还包括OTG功能，检测电池温度，系统复位和输运模式的功能等等。其余，目前正在兴起的低压直充技能也是非常值得关注的方向，其做法与高压快充恰好相反，是通过降落适配器的输出电压，在恒流充电阶段使其与电池电压保持足够小的同步压差跟踪，以此提高充电电流，并同时提高转换效率。
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