自南芯2019年推出国内首款高压电荷泵IC——SC8551后,一跃成为电荷泵领域的佼佼者,乘胜追击南芯推出集成多种快充协议的SC854x,以及各种不同拓扑架构的电荷泵产品,奠定了南芯在国产电荷泵IC领域绝对的领先地位。
近期,南芯宣布推出单芯片120W超高压电荷泵充电产品——SC8571,这款产品的问世,无疑满足了电荷泵领域对于超大功率芯片的需求,同时这款芯片将会再一次实现国产同类产品率先量产。
众所周知,电荷泵是当前手机大功率充电的唯一解决方案。随着充电功率进一步加大,充入电芯的电流也越来越大,于是提高电芯的电压也成为一种新的选择。当业界把双串电池的方案应用于手机之后,USB口的输入电压上限就可以进一步提高到20V,这种方案从架构上来讲,和SC8551的2:1基本一致,但输入输出的电压同时被提高,所以一般称为“超高压4:2电荷泵”。
真正意义的第二代电荷泵,为非传统2:1的异形架构方案,比如用在大功率无线充电前端的30V输入6:2电荷泵架构方案,以及20V输入给单电芯充电的4:1电荷泵架构方案,南芯也有相应的产品布局,敬请期待。
目前手机界能做到的最大功率和最高效率的充电方案,为“超高压4:2电荷泵”搭配双串电芯方案。南芯的SC8571可实现业界同类产品的最大功率,单芯片可以支持到120W充电规格。通常情况下,为保证手机的散热性能和用户体验,120W到160W一般会采用2颗SC8571并联方案;如若采用3颗SC8571并联,并配合相应快充链路的整体加强设计,则可以实现200W的充电功率。
图为南芯SC8571 DEMO电路板。
图为120W充电输入功率。
下图是120W双串电芯的典型充电架构图。
图2. SC8571主要功能及特点
图3. SC8571工作在电荷泵模式下的效率曲线
除了4:2电荷泵工作模式,SC8571还支持2:2直充模式,兼容10V适配器。下图是SC8571工作在2:2模式下的效率,在6A以下效率轻松超过99%。
图4. SC8571工作在bypass模式下的导通电阻曲线
下图为SC8571工作在不同模式下的温升示意图。
- 图5(a)为4:2电荷泵模式下8A充电电流时的温升示意图。从图中可以看出,芯片表面的温升大约为50.8-25=25.8℃(环境温度约为25℃)。
- 图5(b)为2:2直充模式下7A充电电流时的温升示意图,芯片表面的温升大约为46.3-25=21.3℃。
(a)4:2电荷泵模式,VBAT=8.4V,IBAT=8A
(b)2:2直充模式,VBAT=8.4V,IBAT=7A
图5. SC8571工作在不同模式下的温升示意图
3、快充是目的,安全是前提
SC8571内部集成了21重不同的保护机制,以确保充电过程安全可靠。其保护机制可以分为以下三类:11重系统级保护、5重电荷泵相关保护、5重系统级报警。
其中,系统级保护和电荷泵相关保护触发后,SC8571会停止充电,同时出INT中断。系统级报警触发后,同样会出INT中断,但是充电不会停止,以提醒AP提早采取应对措施。
充电头网总结
SC8571功能强、效率高、安全性好,正按照南芯既定的目标稳步推进,相信不久的将来,即可再次实现国产“超高压4:2电荷泵”的率先量产。
上海南芯半导体一定会秉承“性能过硬、质量可靠”的优良传统,继续为各大客户提供高性能、高品质与高经济效益的产品,助力国产手机腾飞、推动国产芯片突围、振兴中国制造品牌,实力打造“中国芯“!
南芯,为效率而生!
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