小米澎湃 P1 自研快充芯片:全新120W一杯咖啡的时间,疾速满电

澎湃P1来了!小米首款自研充电芯片,小米12 Pro首发。

小米12 Pro,全新120W澎湃秒充技术。

两挡模式,双双快更稳。

低温模式,温度仅37℃,体温般舒适。

疾速模式,一杯咖啡的时间,疾速满电。

保护手机使用,兼具充电效率,是难得一见的突破

它将实现「120W单电芯」充电的突破。

历经18个月,四大研发中心通力合作,耗资过亿,终于实现轻薄机身下的大电量120W快充。

前言

从 2019 年小米发布第一代快充机型,到小米 MIX4 的 120W 疾速秒充系统,有线快充速度已经翻了 7.4 倍,无线快充速度更是翻了 12 倍。如今,搭配随机附赠的充电器,只需要 15 分钟便可以完全充满。这使得很多用户彻底改变了整夜充电的习惯,转为随用随充,利用碎片时间便可以快速回血。真正意义上实现了充电体验的质变。 

为了实现这样的目标,小米在 2019 年将快充设为重要战略方向,成立四大研发中心,并设立 TMG 充电技术委员会。在三年的时间内,为上亿设备搭载快充系统,申请了 800 余项专利。 

在下一个十年的开端,我们需要思考的是,快充系统究竟应该继续追求速度,还是应该选择新的方向?

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120W单电芯方案,快充、续航、轻薄的最大公约数

快充是一个系统性工程,涉及寿命、安全、续航等等维度。如果一味地追求充电时间的极限,则会在其他方面造成妥协。 

目前,有线充电速度达到 120W 的智能手机无一例外采用双电芯系统,高速的代价是降低了手机内部空间利用率:原本可以留给电芯的空间,被更复杂的充电电路和双电芯结构所占用,同样体积下,双串电芯的容量要低 4% 左右。不止如此,双串电芯在放电时又需要一颗 2:1 芯片进行降压,它本身的转换效率会导致电量浪费 3%~4%。单电芯充电系统可以规避以上问题,但将充电功率提高到 100W 以上却面临着巨大的挑战。

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这便是小米澎湃秒充系统要挑战的目标:做到续航和充电性能的最佳平衡,实现单电芯 120W有线秒充。

澎湃P1,填补120W单电芯快充行业空白

过去的单电芯快充体系中,要把输入手机的 20V 电压转换成可以充入电池的 5V 电压,需要 5 个不同种电荷泵的串并联电路。大量的电荷泵和整体串联的架构会带来很大的发热量,实际使用中完全无法做到长时间满功率运行,更难以做到120W高功率快充,这对于小米来说是不可接受的。 

要重新设计整个充电架构,需要对其中快充芯片的功能做重新定义。驱动小米 120W 澎湃秒充的核心是两颗小米自研智能充电芯片:澎湃 P1。它们接管了传统的 5 电荷泵复杂结构,将输入手机的高压电能,更高效地转换为可以直充电池的大电流。

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澎湃P1作为业界首个谐振充电芯片,拥有自适应开关频率的4:1超高效率架构,谐振拓扑效率高达97.5%,非谐振拓扑效率为96.8%,热损耗直线下降 30% 。

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澎湃 P1 本身承担了大量的转换工作:传统电荷泵只需要两种工作模式(变压、直通),而澎湃 P1 需要支持 1:1、2:1 和 4:1 转换模式,并且所有的模式都需要支持双向导通,这意味着总共需要 15 种排列组合的模式切换控制——是传统电荷泵的 7 倍。正向1:1模式让亮屏充电效率更高,正向2:1模式可兼容更多充电器,正向4:1可支持120W澎湃秒充,反向1:2/1:4模式可支持高功率反向充电。

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充电效率最高、设计难度最大的4:1充电芯片

同时,澎湃P1也是小米充电效率最高的4:1充电芯片,可做到0.83W/mm²超高功率密度,LDMOS也达到业界领先超低1.18mΩmm² RSP。而澎湃P1 芯片内部需要用到三种不同耐压的 FLY 电容,每颗电容需要独立的开短路保护电路,而每种工作模式又需要严格控制预充电压,功率管数量接近传统电荷泵的两倍。并且因为拓扑设计和功能复杂度的提升,每片澎湃 P1 在出厂时都需要通过 2500 多项测试,远高于传统电荷泵。

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最终,在它帮助下,我们得以对电路进行大幅度简化,同时澎湃 P1 本身的超高效率意味着发热量处在理想范围内,可以维持更长时间的满功率运行,且支持无线充电。 

小米12 Pro 是第一款搭载澎湃 P1 的智能手机,它支持有线 120W 澎湃秒充、50W 无线秒充和 10W 无线反向充电。得益于单电芯高功率设计,满足一整天的续航。 

在快充的道路上,小米已经遥遥领先其他厂商,用自研快充芯片将领先一年的快充技术率先落地在产品上。

内容来源:小米手机官方微博

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