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公开课第50期笔记 | 揭秘南芯电荷泵系统架构和快充方案

来源:爱集微

#集微公开课#

#南芯#

09-30 17:14

集微网消息,集微直播间自开播以来获得了大量来自行业的关注与好评。其中“集微公开课”栏目联合行业头部企业,通过线上直播的方式分享精彩主题内容,同时设立直播间文字提问互动环节。集微网希望将“集微公开课”栏目打造成中国ICT产业最专业、优质的线上培训课程,深化产教融合,助力中国ICT产业发展。

第五十期“集微公开课”于9月30日(周四)上午10:00直播,邀请到南芯半导体市场部总监刘崇,带来了以《挑战手机快充极限—南芯电荷泵系统架构和快充方案详解》为主题的演讲。

直播回放地址

在电源管理芯片国内自给率极低,近90%市场被TI、MPS等国外品牌占据的背景下,南芯半导体深耕电源领域多年,致力于为业内提供高性能、高品质与高经济效益的完整IC系统解决方案。该公司的电荷泵充电产品凭借卓越的性能,率先打破欧美芯片垄断,成功切入小米、荣耀、OPPO、联想等多家品牌手机厂商的供应链,并成为国产电荷泵快充方案顶级玩家。

据刘崇介绍,电荷泵也称为开关电容式电压变换器,是一种利用所谓的“飞电容”(flying Cap)来储能的DC-DC。电荷泵的工作原理是内部的FET开关阵列以一定方式控制飞电容充电和放电,从而使输入电压以一定因数(0.5,2或3)倍增或降低,进而得到所需要的输出电压。

电荷泵最大的优势在于能够实现超高效率,“一是因为电荷泵无需电感储能,没有电感上的能量损耗;二是电荷泵的开关频率比较低,开关损耗很小。”刘崇解释说道。

随着充电功率进一步加大,充入电芯的电流也越来越大,于是提高充电口的电压,从而降低整个链路的电流成为一种新的选择,由此电荷泵成为当前手机大功率充电的唯一解决方案。

以30w的入门级 2:1 电荷泵充电方案为例,其采用6A电池充电电流,只需普通3A的标准线缆,完美实现了低成本高效率。

接下来刘崇以南芯的产品为例,介绍了电荷泵充电的各种方案架构。

首先是单节电池的30-33w充电方案。这是一种36球超低成本电荷泵方案,拥有典型6A的输出电流能力;内部集成USB D+/D-的 PHY,支持各种私有授权协议。刘崇指出该产品方案是国产原创,当前市场以南芯SC854x系列为首的国产芯片供应商为主。

其次是单节电池的40w充电方案,其是56球的8A输出电流能力的电荷泵快充方案,也是最早、最经典的电荷泵快充方案。

值得一提的是,南芯半导体的SC8551是国产首颗量产的pin脚兼容BQ25970的电荷泵产品, 目前也是国产同类出货最多的产品。该款产品具有电荷泵 2:1 降压充电和 bypass 充电两种模式,且有着优异的重载效率表现以及全方位的保护机制。

再者是单节电池的45-60w充电方案。刘崇称将两个36球的SC854x或者56球的SC8551并联,即可得到10v输入情况下更高的充电功率。该方案可以分散热源,有更好的散热性能。

此外,还有双节电池的100w+充电方案。据了解,经典双串电池直充电方案,65w可走低压直充方案;100w或以上就需要4:2电荷泵降低线缆电流。在100w+快充方面,南芯半导体推出了三款重磅产品,一是SC8571,其支持支持20v输入的单电芯电荷泵快充方案,单颗支持120w充电功率;二是SC8982,此为buck-boost架构的升降压充电方案,可兼容传统5v充电头;三是SC8501,其为2:1降压电荷泵,工作原理是将双串电池高效的转回单电池电压给系统供电。

最后是双节电池的200w充电方案。据刘崇介绍,200w只能用双串电池搭配4:2电荷泵方案,而南芯的SC8571可以做到业界最高的单颗120w;另外视后续USB PD3.1的推进情况以及USB接口链路的生态发展,USB口电压可以进一步提升以降低线缆电流,则可以采用6:2 甚至8:2的电荷泵方案,南芯已经发布了一款用于无线充电的6:2电荷泵降压产品方案。

据了解,随着南芯在快充领域持续发力,南芯的产品未来会广泛应用于充电外设产品、智能手机、PAD、笔记本、电视、无人机、智能家居等各类产品。

近年来,南芯半导体成长迅速,已然成为快充领域的“明日之星”。为何南芯会取得如此优异的成绩?刘崇认为,南芯的成功得益于“天时、地利、人和”的推动。

人和方面,南芯是一家专注于做好产品的公司,主要靠好产品立足于市场。而产品离不开优秀的人才,南芯创始人对人才和研发非常重视,当前该公司的研发人员占比很高。

地利方面,目前主流智能手机市场上,除了苹果,三星外,华为、荣耀、小米、OPPO、vivo等都是国产品牌,这给南芯等纯国产厂商带来了良好的客户基础。

最后是天时方面,刘崇提到,在当前复杂的国际形势下,国家和政府将半导体行业提到了战略高度,鼓励上下产业链联动并给予了大力支持,南芯赶上了国产替代的时代浪潮。

另外,充电类产品的性能和安全息息相关,手机厂商在引入了足够供应商的情况下,不会轻易更换合作厂商。因此手机内的快速充电类产品有着强者恒强的特点。

(校对/木棉)

责编: 木棉

六一

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