为什么PD3.1会成为快充市场的新风向

电子发烧友网报道（文/刘静）据中信证券研究所统计的数据，去年全球快充市场规模达260亿元，2022年预计增长至756亿元，同比增速从2021年的13.04%快速提升至190.77%。2022年首次出现三位数迅猛增长，2023年有望继续保持快速增长势头，突破1000亿大关。

这个新兴的千亿市场，吸引了不少模拟芯片企业的关注，为了抢占市场先机，厂商每年都会推出多款自研的快充产品，百花齐放下呈现出快速迭代的趋势。在快充技术发展的这十年里，产品迭代的主要方向是什么？未来快充技术又将如何发展？国内快充芯片厂商发布的最新快充产品又达到怎样的技术水平了？

快充产品五大发展趋势明显，超12家厂商推出支持PD3.1的新品近来，高转换效率、中大功率、小体积、功率智能分配、支持PD3.0乃至支持PD3.1等高兼容性，已成为2022年快充产品的主流发展趋势。

为什么PD3.1会成为快充市场的新风向？这背后离不开智能手机巨头们的推动，2017年苹果在秋季发布的iPhone8开始首次支持PD快充，两年后发布的iPhone11系列机型开始标配18W USB PD快充和USB-C to lightning充电线，iPhone13再次将充电功率提高至29W。苹果逐步扩大快充生态，影响着上下游企业产品制造的航向。

快充逐渐成为智能手机的标配，除了苹果在积极布局外，全球智能手机销售额排名前列的小米、OPPO、vivo、华为也在快速跟进。

2011年小米发布小米1，首次推出5W快充技术，2020年又全球首发80W无线快充技术以及120W大功率有线快充，据说该技术已经在Redmi note11 Pro+、小米12Pro上实现商用。小米的下一代有线快充技术，将直接突破200W，能够实现8分钟充满4000mAh电池。值得一提的是，今年7月vivo旗下的子品牌iQOO已率先推出能实现200W超级闪充的量产机型iQOO 10系列。而OPPO更是仅用八年的时间，从第一代的20W闪充，快速发展至现在的240W超级闪充。总体来看，小米、OPPO、vivo、华为等国内智能手机大厂都已实现了100W以上功率的快充。

支持的快充功率从最初的7.5W，逐步向30W、65W、100W、240W迈进，短短十来年，充电功率已提升30多倍。在快充技术持续迭代升级的过程中，充电从小功率向中大功率的转变是最为明显的。

随着快充支持的功率大幅提升，覆盖的应用场景也不在仅局限于智能手机，显示器、移动工具、智能家居、工业控制、新能源汽车也开始用到超级快充技术。PD3.1协议的推出，也助力快充加速走向中大功率。过去的PD3.0最大支持电压20V、最大支持功率100W，电压和功率局限性问题开始日渐凸显，它无法满足中大功率设备的充电要求，更不利于应用场景的扩展。

2021年5月美国USB-IF协会发布新版的PD3.1快充协议标准，实现最大电压从20V提高至48V，承载功率从100W提高至240W。在欧盟宣布统一Type-C充电接口的推动下，Type-C PD3.1逐渐成为市场主流。电子发烧友网走访了解，至少12家企业推出了支持PD3.1最新协议的新品，其中包括杰华特、智融科技、宝砾微、PI、天德钰、英集芯、南芯半导体、芯海科技、茂睿芯、慧能泰、镓未来等。

今年的快充产品比往年的更加小型化，一个20W的氮化镓快充充电头体积已经缩小至普通同等功率充电头的三分之一，单位体积的功率密度值更高，转换效率也有非常大的提升，个别厂家已经做到98%。更重要的一点是，越来越多的厂商推出的PD快充产品，可以实现功率智能分配功能，实用性比以往更强。

效率94.3%！南芯半导体推出120W高PF值单C口适配器在今年6月，南芯半导体向市场推出了120W 大功率单C口适配器新品方案，采用的是PFC控制芯片-SC3201，并搭配高频QR控制器SC3057以及同步整流控制器SC3503。

南芯半导体通过分段式供电、差分直驱两项核心技术实现宽电压、高功率的输出。众所周知，快充产品的功率越高，安全隐患问题越多。为了提高产品的安全性，南芯半导体在芯片内部集成了多重保护模块，包括内置OTP、过载保护、次级过压保护、逐周期限流、次级SR短路、VDD OVP、外置NTC等。

该款快充产品，支持额定功率100W，最大支持120W输出功率，最高效率可达94.3%，PCBA功率密度高达1.77W/cm3 。在满载全电压范围内，PF值均在0.9以上。从这些技术指标上，可以看到相比往年的产品做了一个比较大的提升。市场的快充产品开始从小功率逐渐走向中大功率，应用场景不断拓宽，南芯半导体向电子发烧友表示，这款大功率产品不仅可以用在手机、笔记本电脑，也可以用于工业电源、电动工具等中大功率领域。

最大支持140W！英集芯推出PD3.1 EPR28V解决方案英集芯展示了三款支持PD3.1的快充解决方案demo，分别是IP6550同步降压控制器、IP2736协议芯片和IP2133 E-Marker芯片。

上述快充产品的优势，可归纳为三点，一是可以搭配大功率的LLC电源架构使用；二是转换效率高达98%；三是待机电流低，IP2736可以让IP6550进入EN关断休眠，同时可以利用IP2736的IO实现AC/DC输出电压微调，以此降低整机的功耗。

英集芯在双口快充产品中也可以实现功率智能分配，例如一个支持最大功率140W的双口快充产品，在给手机和电脑两款电子设备充电的时候，能够智能识别哪个设备需要多少功率，从而进行智能分配140W功率，实现最大的充电效率，又不会造成功率浪费的问题。

效率93%！芯海科技推出支持PD3.1的65W GaN充电器方案8月16日，芯海科技在展会上，推出了65W GaN充电器方案、iQOO 44W闪充移动电源-CSU3AF10和应用于显示器、HUB、Docking领域的CUB2041等新品。

上述单口65W GaN充电器，集成VBUS、IBUS采样信号检测模块，内置12Bit ADC，主频为24MHz，并实现3V-30V的宽电压工作，耐受低至-40℃高至105℃，深度休眠模式功耗低至10uA以下，满载下效率高至93%，支持最新的PD3.1以及高通、华为、OPPO、三星的协议，并支持UFCS融合快充协议。这款产品的特点在于高兼容性、低功耗、外围简单、高转换效率。

2021年5月28日，电信终端产业协会（TAF）发布融合快充协议UFCS以来，市面上一直没有兼容UFCS协议的快充应用产品推出。直到今年4月份，UFCS融合快充标准才有首个实质性的应用产品。

上述这款iQOO 44W闪充移动电源，采用的是芯海科技的CSU3AF10协议芯片实现的，这是业界首款量产并商用的UFCS融合快充的协议芯片。

此次芯海科技展示的Host应用也让人眼前一亮，一颗芯片便实现PD快充、DP投屏、数据传输的功能，且支持USB-C双口独立盲插，支持反向充电功能，能实现智能功率分配。这种多功能集一体的快充数据线，在市场上还是比较少见的，但是这种快充产品可以满足终端消费者更多的使用需求，芯海科技能够前瞻布局，创新性地开发这样的新式产品，打造了差异化的竞争优势。

小结PD3.1快充协议虽然发布才一年多，但从2022年新品的发布情况来看，国内快充芯片厂商的跟进速度是相当快的，且在充电功率、转换效率、集成度、安全保护方面都做了较大的提升。未来，快充市场极有可能形成PD3.1大一统局面，向中大充电功率方向发展是必然趋势。

随着PD快充从手机、平板电脑逐渐向显示器、电动工具、新能源汽车等大功率市场迈进，对厂商的快充技术也提出了更高的要求，想要从小功率进入大功率市场，国内厂商还是面临诸多挑战的。　　

      审核编辑：彭静