Аудитория: Руководители аппаратного проектирования, архитекторы OEM-прошивки и инженеры по соответствию требованиям, которым необходимо разобраться в выборе зарядной микросхемы, профиле CC-CV и температурной защите JEITA для моделей стилусов для чтения. Вторичная аудитория: менеджеры QA, разрабатывающие планы тепловой валидации, и инженеры на местах, устраняющие жалобы на время зарядки.
В Q1 2026 г. к нам обратилась школьная программа ОАЭ: 14% стилусов K7 заряжались лишь до 87%, хотя светодиод уже горел зелёным. Причина: зарядная микросхема с током отключения 100 мА — слишком высоким для литий-ионного элемента 14500 ёмкостью 800 мА·ч в K7. После перенастройки порога отключения до 50 мА проблема исчезла. Выбор зарядной микросхемы критически важен при проектировании стилусов для чтения. Каждый стилус для чтения (B1, B2, F8, K7, KF1, L5, P2, Q6, Q8, T2, Y6) поставляется с конкретной зарядной микросхемой и профилем CC-CV, и в данном руководстве объясняется, как эти решения влияют на время зарядки, тепловые характеристики и долгосрочное здоровье элемента.
1. Три топологии зарядных микросхем, которые мы используем
Мы используем три топологии зарядных микросхем: линейную для B1, B2, F8, P2; понижающую импульсную для K7, KF1, Q6, Q8; и мощную понижающую импульсную для L5, T2, Y6. Линейный зарядник имеет минимальную стоимость (себестоимость $0,18 против $0,42 для импульсного), но рассеивает разницу входного и выходного напряжения в виде тепла. На B1 при входном напряжении 5 В и напряжении элемента 3,7 В при зарядном токе 0,5 А линейный зарядник рассеивает (5,0 - 3,7) × 0,5 = 0,65 Вт, что составляет 13% входной мощности. На P2 при зарядном токе 0,25 А рассеиваемая мощность составляет 0,33 Вт.
Понижающая импульсная зарядная микросхема на K7 и KF1 работает на частоте 1,2 МГц с КПД 92% при входе 5 В/1,5 А и выходе 4,2 В/0,8 А. Импульсная схема увеличивает себестоимость на $0,24, но позволяет работать с токами 1 C без тепловых потерь. L5, T2, Y6 используют мощный понижающий зарядник, поддерживающий выходной ток до 3 А при КПД 94%.
| Артикул | Топология зарядного устройства | Макс. зарядный ток | КПД при макс. | Теплорассеяние | Диапазон напряжения элемента |
|---|---|---|---|---|---|
| B1 | Линейный | 350 мА | 74% | 0,65 Вт | 3,0–4,2 В |
| B2 | Линейный | 400 мА | 74% | 0,78 Вт | 3,0–4,2 В |
| F8 | Линейный | 300 мА | 74% | 0,54 Вт | 3,0–4,2 В |
| K7 | Импульсный понижающий | 800 мА | 92% | 0,32 Вт | 3,0–4,2 В |
| KF1 | Импульсный понижающий | 800 мА | 92% | 0,32 Вт | 3,0–4,2 В |
| L5 | Импульсный понижающий | 1 200 мА | 94% | 0,46 Вт | 3,0–4,2 В |
| P2 | Линейный | 250 мА | 74% | 0,33 Вт | 3,0–4,2 В |
| Q6 | Импульсный понижающий | 900 мА | 93% | 0,36 Вт | 3,0–4,2 В |
| Q8 | Синхронный понижающий | 1 000 мА | 93% | 0,40 Вт | 3,0–4,2 В |
| T2 | Синхронный понижающий | 2 500 мА | 94% | 1,10 Вт | 3,0–4,2 В |
| Y6 | Синхронный понижающий | 2 000 мА | 94% | 0,88 Вт | 3,0–4,2 В |
2. Профиль заряда CC-CV (постоянный ток, постоянное напряжение)
Каждая микросхема зарядного устройства реализует профиль заряда CC-CV. Зарядка начинается в режиме постоянного тока при номинальном зарядном токе до тех пор, пока элемент не достигнет напряжения 4,2 В, затем переходит в режим постоянного напряжения, удерживая 4,2 В, в то время как ток постепенно уменьшается. Зарядка завершается, когда ток падает ниже запрограммированного порога. Ток отсечки является наиболее диагностическим параметром: слишком высокое значение вызывает преждевременное завершение (проблема ОАЭ выше); слишком низкое значение продлевает время зарядки без увеличения ёмкости. Наши токи отсечки:
| SKU | Ёмкость | Ток отсечки | С-rate отсечки |
|---|---|---|---|
| B1 | 700 мАч | 35 мА | 0,05 C |
| B2 | 800 мАч | 40 мА | 0,05 C |
| F8 | 600 мАч | 30 мА | 0,05 C |
| K7 | 800 мАч | 40 мА | 0,05 C |
| KF1 | 800 мАч | 40 мА | 0,05 C |
| L5 | 1 200 мАч | 60 мА | 0,05 C |
| P2 | 500 мАч | 25 мА | 0,05 C |
| Q6 | 900 мАч | 45 мА | 0,05 C |
| Q8 | 1 000 мАч | 50 мА | 0,05 C |
| T2 | 2 500 мАч | 125 mA | 0,05 C |
| Y6 | 2 000 мАч | 100 mA | 0,05 C |
Правило завершения заряда при 0,05 C — это консервативный отраслевой стандарт, обеспечивающий достижение аккумулятором не менее 98% фактической ёмкости в конце заряда. Более агрессивный режим 0,10 C сократит время заряда на 6–9 минут, но оставит неиспользованными 1,5–2,0% ёмкости, что суммируется за 500 циклов в 4–6% эффективных потерь.
3. Термическая защита по стандарту JEITA и заряд в условиях жаркого климата
Зарядные ИС на моделях Q6, Q8, L5, T2, Y6 реализуют профиль термической защиты JEITA. Профиль разделяет температуру аккумулятора на пять зон:
- Зона 1 (T < 0 °C): Зарядка приостановлена; интеркаляция лития невозможна при отрицательных температурах.
- Зона 2 (0 °C ≤ T < 10 °C): Ток снижен до 50% от номинального, напряжение снижено до 4,05 В вместо 4,2 В.
- Зона 3 (10 °C ≤ T < 45 °C): Обычная зарядка полным током при 4,2 В.
- Зона 4 (45 °C ≤ T < 60 °C): Напряжение снижено до 4,05 В, ток снижен до 70%.
- Зона 5 (T ≥ 60 °C): Зарядка приостановлена.
Реализация использует NTC-термистор 10 кОм, установленный на корпусе или поверхности мягкого пакета аккумулятора, а зарядная ИС измеряет коэффициент делителя напряжения с частотой 5 Гц. Стоимость термистора составляет $0,04 за единицу, а сборка добавляет 1,4 секунды к циклу. Мы поставляем защиту JEITA на каждой премиальной SKU с 2023 года и на Q6, Q8 с 2024 года. Экономичные SKU B1, B2, F8, P2 не реализуют JEITA; они используют более простое отключение при жёстком пороге 45 °C.
Совет покупателю: Если ваше развёртывание включает регионы с жарким климатом (средняя температура окружающей среды > 35 °C), укажите снижение напряжения для зоны 4 JEITA в зарядной ИС. Снижение напряжения с 4,2 В до 4,05 В при повышенной температуре увеличивает ресурс циклов на 18–24% и является наиболее экономически эффективным улучшением надёжности для программы чтения пером в жарком климате.
4. Предварительный заряд и проверка глубоко разряженных аккумуляторов
Когда считывающее перо не используется в течение трёх месяцев, напряжение аккумулятора может упасть до 2,4 В или ниже. При таком напряжении аккумулятор находится за пределами безопасного окна литиевой интеркаляции, и прямой заряд CC-CV может вызвать образование дендритного лития. Зарядная ИС обрабатывает это с помощью фазы предварительного заряда: когда напряжение аккумулятора ниже 3,0 В, зарядное устройство подаёт 10% номинального тока до тех пор, пока напряжение не поднимется до 3,0 В, затем переходит к обычной фазе CC.
Наши токи предварительного заряда составляют:
| SKU | Ток предварительного заряда | Пороговое напряжение предварительного заряда |
|---|---|---|
| B1 | 35 mA | 3,0 В |
| B2 | 40 mA | 3,0 В |
| F8 | 30 mA | 3,0 В |
| K7 | 80 mA | 3,0 В |
| KF1 | 80 mA | 3,0 В |
| L5 | 120 mA | 3,0 В |
| P2 | 25 mA | 3,0 В |
| Q6 | 90 mA | 3,0 В |
| Q8 | 100 mA | 3,0 В |
| T2 | 250 mA | 3,0 В |
| Y6 | 200 mA | 3,0 В |
Аккумулятор, который не достигает 3,0 В в течение 30 минут предварительного заряда, помечается зарядной ИС как дефектный, и заряд прекращается. Светодиод трижды мигает красным, и перо отказывается заряжаться. Эта функция безопасности предотвращает зарядку повреждённого или глубоко разряженного аккумулятора. Мы поставляем обнаружение дефектных аккумуляторов на каждой SKU с 2024 года и не имели случаев теплового разгона за 30 месяцев.
5. Ориентировочное время заряда по каталогу
Время зарядки зависит от тока зарядки, тока отключения и емкости аккумулятора. Ориентировочные значения приведены для источника 5 В/1,5 А через USB-C для USB-C SKU и комплектного источника 5 В/0,5 А для micro-B SKU.
| SKU | Источник | Время 0–80% | Время 0–100% | Энергия до 100% |
|---|---|---|---|---|
| B1 | 5 В / 0,5 A | 110 мин | 152 мин | 3,10 Вт·ч |
| B2 | 5 В / 0,5 A | 96 мин | 132 мин | 3,50 Вт·ч |
| F8 | 5 В / 1,5 A | 92 мин | 128 мин | 2,70 Вт·ч |
| K7 | 5 В / 1,5 A | 38 мин | 52 мин | 3,50 Вт·ч |
| KF1 | 5 В / 1,5 A | 38 мин | 52 мин | 3,50 Вт·ч |
| L5 | 9 В / 2 A | 32 мин | 46 мин | 5,20 Вт·ч |
| P2 | 5 В / 0,5 A | 90 мин | 124 мин | 2,20 Вт·ч |
| Q6 | 12 В / 1,5 A | 30 мин | 42 мин | 4,00 Вт·ч |
| Q8 | 12 В / 1,5 A | 32 мин | 44 мин | 4,40 Вт·ч |
| T2 | 9 В / 2 A | 42 мин | 68 мин | 10,80 Вт·ч |
| Y6 | 9 В / 2 A | 38 мин | 62 мин | 8,80 Вт·ч |
Артикулы с micro-B заметно медленнее, поскольку комплектное зарядное устройство рассчитано только на 0,5 А. Покупатель, перешедший на стороннее зарядное устройство micro-B на 1 А, может сократить время зарядки B1, B2, P2 на 18–24 минуты без изменения прошивки. Это указано в руководстве пользователя.
6. Тепловое поведение при быстрой зарядке
Быстрая зарядка при 1 C или выше генерирует тепло, которое должно рассеиваться через корпус. Мы измерили температуру поверхности корпуса в месте расположения элемента во время зарядки при 1 C на K7, KF1, L5, Q6, Q8, T2, Y6. Пиковая температура при температуре окружающей среды 25 °C:
| SKU | Макс. темп. корпуса (1 C, 25 °C) | Макс. темп. корпуса (1 C, 35 °C) | Тепловой предел |
|---|---|---|---|
| K7 | 36,4 °C | 45,2 °C | 50 °C |
| KF1 | 36,4 °C | 45,2 °C | 50 °C |
| L5 | 38,6 °C | 47,6 °C | 50 °C |
| Q6 | 37,8 °C | 46,8 °C | 50 °C |
| Q8 | 38,2 °C | 47,2 °C | 50 °C |
| T2 | 41,4 °C | 50,4 °C (снижение мощности) | 50 °C |
| Y6 | 40,6 °C | 49,6 °C (снижение мощности) | 50 °C |
Предел 50 °C — это граница региона 4 по JEITA. При температуре окружающей среды 25 °C ни один артикул не достигает предела. При 35 °C T2 и Y6 достигают предела, и прошивка снижает ток зарядки на 30 %, чтобы температура корпуса оставалась ниже 50 °C. Снижение мощности увеличивает время зарядки T2 с 42 до 56 минут при 35 °C, а Y6 — с 38 до 52 минут. Указано в руководстве пользователя и ожидается в соответствии с регионом 4 по JEITA.
7. Пределы безопасности и избыточная защита
Каждая микросхема зарядного устройства реализует четыре уровня защиты:
- Защита от перенапряжения на входе при 6,5 В на VBUS: отключение при превышении входного напряжения 6,5 В.
- Защита от перенапряжения элемента при 4,30 В: зарядка прекращается и фиксируется в отключённом состоянии. Сброс фиксации требует цикла питания.
- Тайм-аут зарядки при 8 часах: если зарядка не завершилась в течение 8 часов, зарядное устройство отключается по тайм-ауту и фиксируется. Защищает от отказа термистора или зависания ИС.
- Тепловая защита при 145 °C перехода: защита последнего рубежа на уровне кремния.
Четыре вида защиты тестируются на каждой производственной партии. С 2023 года среди 47 000+ отгруженных устройств у нас не было ни одного полевого события безопасности. Отраслевой показатель событий безопасности (по данным опроса UL 2024 г.) составляет 1 на 4,2 млн элементов; при нашем объёме статистически ожидается событие безопасности раз в 89 лет.
8. Выбор поставщика микросхем зарядного устройства и резервное источники
Мы используем трёх поставщиков микросхем зарядного устройства. Экономичный сегмент (B1, B2, F8, P2) использует китайского поставщика, с которым мы работаем с 2019 года. Средний сегмент (K7, KF1, Q6, Q8) использует поставщика 1-го уровня из Тайваня, квалифицированного в 2022 году. Премиум-сегмент (L5, T2, Y6) использует поставщика 1-го уровня из США, квалифицированного в 2021 году. Все три имеют соглашения о резервных источниках, аудит которых проводится ежегодно по 12-месячному циклу.
Квалификация резервного источника занимает 16 недель: 4 недели — анализ документации, 4 недели — проверка на стенде, 4 недели — ускоренные ресурсные испытания, 4 недели — проверка совместимости на пилотной партии. Мы завершили квалификацию резервного источника для тайваньской ИС и находимся на 8-й неделе квалификации для поставщика из США.
9. Совместимость микросхем зарядного устройства с солнечными и источниками постоянного тока
Всё больше школьных программ в странах Африки к югу от Сахары и сельских районах Индии развёртывают тележки для зарядки на солнечных батареях. Такие тележки обычно обеспечивают 12 В или 24 В постоянного тока через понижающий преобразователь до 5 В USB. Наши микросхемы зарядного устройства совместимы с любым источником постоянного тока 4,5–5,5 В, соответствующим USB BC1.2. Мы проверили совместимость с солнечными тележками на L5, Q6, Q8, T2, Y6 с тремя поставщиками солнечных тележек.
Для источников постоянного тока выше 5,5 В (например, 12 В солнечная панель) контракт USB-C PD на L5, T2, Y6 согласовывает 9 В или 12 В от источника, и понижающий зарядник напрямую принимает более высокое напряжение. K7, KF1, Q6, Q8 работают только от 5 В и требуют, чтобы понижающий преобразователь солнечной тележки обеспечивал стабилизированные 5 В. Список рекомендуемых поставщиков солнечных тележек приведён в документации канала оптовых читающих ручекдокументация каналов.
10. Планы развития технологии микросхем зарядного устройства на 12 месяцев
Мы отслеживаем четыре улучшения микросхем зарядного устройства, которые появятся в каталоге к Q4 2026. Во-первых, GaN-переключающий зарядник на будущем премиум-артикуле с КПД 96 % при полной нагрузке и снижением тепловыделения на 35 %. Во-вторых, двунаправленная зарядка, позволяющая ручке работать в качестве powerbank 5 В/0,5 А для экстренной зарядки телефона. В-третьих, адаптивный алгоритм профиля зарядки, который изучает ежедневный режим разрядки пользователя и регулирует зарядный ток для минимизации циклового износа. В-четвёртых, беспроводная зарядка на будущем премиум-артикуле по спецификации Qi 1.3, добавляющая $2,40 к себестоимости и снижающая КПД зарядки на 28 %.
Мы опубликуем дополнительный отчёт после отправки GaN-зарядника в полевые испытания. Тем временем архитектура микросхем зарядного устройства во всём нашем каталоге зрелая, хорошо проверенная и поддерживаемая, и мы приглашаем любого OEM-покупателя с особыми требованиями к профилю зарядки обращаться в наш канал ODM читающих ручек команда для проверки осуществимости.
Ответьте в течение 14 дней словом Зарядное устройство и мы отправим 6 зарядных ИС (по одной на каждый топологический уровень) с документацией и референсным дизайном платы для проверки профиля заряда на лабораторном стенде перед утверждением проекта.
Связанные материалы
- Управление питанием и оптимизация времени работы читающего пера
- Зарядка Type-C PD QC BC1.2 для читающего пера: объяснение
- Цикл жизни и снижение ёмкости батареи читающего пера
- ИС управления питанием (PMIC) для читающего пера
- Количество циклов подключения разъёма Type-C читающего пера
- Безопасность литий-полимерной батареи читающего пера
- Energy Star и режим низкого энергопотребления читающего пера
- Проектирование печатной платы и совместимость по ЭМИ читающего пера