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技术引发变革,ZMI 10号移动电源的思考

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10号在足球场上代表了核心人物,如马拉多纳,梅西,齐达内等等,他们都拥有强大的冲击力和得分能力,是整支球队的发动机。紫米10号移动电源采用最新的USB Type-C接口,基于标准USB PD2.0协议紫米自主开发实现了自身的双向协议流程,凭借双动力引擎设计,拥有最大双向45W充放电能力,延续着10号的优良血统。
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一.一流双电源方案
紫米10号移动电源采用美国intersil最新的 BUCK-BOOST和Ti的大电流Buck双电源方案,犹如两个动力引擎,马力十足。 如下图所示。

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美国Intersil:
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全球电源管理和精确模拟技术方面的市场领导者,满足了计算、消费、工业和高可靠性市场的严苛应用需求。
苹果的New macbook充电芯片也采用了intersil同架构的电源芯片。

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美国德州仪器TI:

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TI 是一家成立80多年的美国公司,目前也是在电源及模拟器件上世界第一强公司,同样也是苹果等大厂的核心供应商。小米移动电源从第一代就一直采用Ti的电源芯片(如下图)。
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.独特电源架构
传统的移动电源采用充电Buck和放电Boost单向架构,内置MOSFET,电池并联,这样的架构简单且性价比高,但一般不超过24W,功率再大电路损耗也随之加大,导致电感/芯片等发热严重,效率变差。

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紫米10号移动电源采用了和苹果new macbook一样的Buck-Boost双向架构,外置四颗低阻抗MOSFET,实现5-20V宽电压双向输入/输出,最大功率45W。这种架构复杂且成本高,优点是效率高,功率大,同时可适用1-4串电池。

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USB Type-C口充放电的同时,紫米10号移动电源的USB-A口 依然可以保持5V输出,这是因为除了Buck-Boost电源外又内置了一颗Ti的大电流Buck电源芯片,可单独输出5V给USB-A口,这样可实现三个口同时输出给三台设备充电。

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BUCK-BOOST架构:
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三. 双90分+的高效设计
紫米10号移动电源最快约3.8小时可自充满(配合45W PD充电器),相比传统的5V/2A 输入20000mAh移动电源约9小时充满的时间缩短了一半以上。如此极速的充电速度离不开双90分+的高效设计。

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1. 电路设计高效:
采用Intersil Buck-Boost芯片配合四颗阻抗低至7毫欧内的MOSFET,在满载功率下效率最高近92%。Ti的Buck电源芯片配合阻抗低至7毫欧MOSFET,效率最高约93%。

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2. 电池架构高效

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传统的单节电池并联架构,若要升压到20V 45W输出,电路中电流最大要15A以上,如此大的电流普通升压芯片和电池均会发热严重,效率低下。严重的发热甚至会引起电池的安全问题。
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紫米10号移动电源采用两串三并架构(6颗LG 3350mAh锂电池),使得电路中最大工作电流降低至约7-8A,仅为传统单节电池架构的一半,大大降低了板级线路/器件损耗以及电池端电流,降低了所有零部件发热,提升了转换效率。
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四. 比传统AC适配器优点
1. 广泛的兼容性
紫米10号移动电源内置美国Fairchild PD芯片,结合紫米自主开发的PD双向协议,可以兼容具有Type-C接口PD协议的不同型号笔记本电脑。同时内置不同模式手机协议,兼容QC3.0/QC2.0/苹果/BC1.2等协议手机/平板充电,比笔记本电脑标配充电器有更广泛的兼容性。

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备注:表格中电压/电流是设备发给充电器的请求电压/电流值,实测值会受电脑工作状态而不同。
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2. 无电网交流纹波和低频共模电压干扰
国内工频是50Hz,经过AC-DC内部全波整流后会形成100Hz的工频纹波叠加在适配器的输出端,当给负载充电时此工频纹波也会引入到设备内部,形成一定的干扰和热损耗。 如下是工频纹波波形

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另外现在的手机都是电容触摸屏,部分用户在充电时可能会遇到触摸屏失灵或者跳屏的现象,特别是使用了非标配的适配器。这是因为适配器输出会有一个低频的共模电压产生,不同的适配器输出共模电压大小不一样,严重的就会导致触摸屏失灵或者跳屏现象。如下是共模干扰波形。

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紫米10号移动电源直接从电池供电,没有工频纹波和低频共模电压,给笔记本/手机等用电设备提供更加纯净的输入工作电压。

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综上所述,紫米工程师基于最新的USB Type-C接口,经过一年时间研究USB PD协议选择一流的供应商,高效的电源方案多串并电池架构,最终完成了紫米10号移动电源高效的双动力引擎设计,在移动电源领域踢出一记漂亮的‘世界波开启支持USB PD协议笔记本电脑移动充电的大门。一款面向未来而研发的移动电源,不但充满了探索,也向整个移动电源市场发出了强烈的信息,移动电源的变革即将来临,如何整合产品功能让移动电源更有随身携带的价值,将是未来移动电源市场二次增长的重要突破点。
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精彩评论2

紫米-野草  实习版主  发表于 2016-12-23 18:45:05 | 显示全部楼层
将是未来移动电源市场二次增长的重要突破点。
28度阳光  四宝  发表于 2017-3-5 12:40:04 | 显示全部楼层
我记得 zm刚刚出的 45W USB-C 电源适配器是支持 QC3.0的啊 怎么会说不支持?
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