MTK Pump Express 快速充电原理分析

1 MTK PE
1.1 原理
在讲正文之前，我们先看一个例子。

对于一块电池，我们假设它的容量是6000mAh，并且标称电压是3.7V，换算成Wh(瓦时)为单位的值是22.3Wh(6000mAh*3.7V)；普通的充电器输出电压电流是5V2A(10W)，理想状态下充满这块电池需要2.23小时(22.3Wh/10W)。现在我们假设充电器调整输出电压电流为10V2A(20W)，那么充满同样的一块电池需要1.115小时(22.3Wh/20W)。

我们注意到，由于充电过程中电池的内阻和温度都会上升，所以实际充电过程中是不会一直有这么高的功率充电的。

锂离子电池的充电过程可以分为以下三个部分：预充、恒流、恒压。

由于预充是为了帮助过放电的锂离子电池恢复介质活性，所以需要较小的电流，充电过程中花费大量时间的是在恒流阶段，因此，大电压和电流只能用于恒流阶段。

基于上面的原理分析，我们可以得出一种手机快速充电的定义：手机充电过程中根据电池电压、电量和温度等参数动态请求充电器调整输出电压和电流的方法。

而MTK Pump express正是采用了减少恒流充电时间而提出的一种快速充电方式。

支持Pump express快充的AC适配器如Figure 1-1所示：
Figure 1-1

我们知道变压器有个特性，就是当次级线圈接上负载后，会导致初级线圈的电压和电流产生变化，这个原理也叫“负载调制”。

Pump express正是利用了VBUS上的电流的变化来不断调整恒流阶段的充电电压的。

原理如下：

恒流充电时，送往电池的电流不断减少，辅助绕组Naux电压和电流也产生变动，Naux的输出电流送给了Vsense引脚，Vsense电路会计算电流的变化，通过调节开关管Q1的导通时间来调节初级绕组Npri电压，使之变大，这样次级绕组Nsec的输出电压也提高了，根据公式P=UI，输往手机Charger IC的功率就增大了；保证了当电池的电压接近4.2V时，不断的执行从P=UI(5V*很小电流)到P=UI(大于5V的电压*很小电流)的调整，实现了对电池的快速充电目的。

Note: Pump express plus的最大输出电压是12V

1.2 URLs
[电源]联发科mtk-pe+快速充电诱导成功(MediaTek Pump Express plus)
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1740978

2 PE 3.0-Based on USB PD VDM
http://blog.sina.com.cn/s/blog_63f7b4540102wbhx.html

Figure 2-1 PE 3.0 Direct Charge