前言

自 2019 年南芯推出壓電荷泵 IC——SC8551之后，南芯乘勝追擊，推出集成多種快充協(xié)議的SC854x系列、超高壓4:2電荷泵快充SC8571、以及各種不同拓?fù)浼軜?gòu)的電荷泵產(chǎn)品，奠定了南芯在國(guó)產(chǎn)電荷泵IC領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，一躍成為電荷泵領(lǐng)域的佼佼者。

近期，南芯再推出兼容 UFCS(融合快充標(biāo)準(zhǔn))的單芯片 40W 高壓電荷泵充電產(chǎn)品——SC8546，必將再次處于國(guó)產(chǎn)同類(lèi)產(chǎn)品的領(lǐng)先地位。

關(guān)于電荷泵

電荷泵是一種無(wú)電感式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，利用電容作為儲(chǔ)能元件來(lái)進(jìn)行電壓電流的變換，半壓電荷泵可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓減半、輸出電流加倍，同時(shí)轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到 97%以上，遠(yuǎn)高于普通的充電 IC，從而很好地解決了高壓快充時(shí)充電 IC 發(fā)熱的問(wèn)題。此外，由于電荷泵可以實(shí)現(xiàn)輸入電流是輸出電流的一半，所以相對(duì)于低壓直充方案，線(xiàn)材和接口的成本可以大大降低。

關(guān)于 UFCS

如果你擁有多個(gè)品牌的產(chǎn)品，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，你同時(shí)也擁有了一大堆不同的充電器，各不相容，“一個(gè)鑰匙只能開(kāi)一個(gè)鎖”的情況繁雜又無(wú)奈。

( 原圖來(lái)自充電頭網(wǎng))

其實(shí)，快充產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期存在協(xié)議不兼容的問(wèn)題，尤其在各大手機(jī)品牌之間，快充協(xié)議眾多，互不兼容，不同品牌的手機(jī)和充電器之間往往只能實(shí)現(xiàn)基本的小功率充電。這不僅嚴(yán)重影響了用戶(hù)快充使用體驗(yàn)，造成資源浪費(fèi);也大大增加了產(chǎn)業(yè)鏈上下游研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)與成本。

2021 年 5 月，電信終端產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布融合快充標(biāo)準(zhǔn)《移動(dòng)終端融合快速充電技術(shù)規(guī)范》。該規(guī)范重在解決互配快充不兼容的問(wèn)題，促進(jìn)廠(chǎng)商快充技術(shù)在行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有終端的互通使用，同時(shí)指導(dǎo)和規(guī)范設(shè)備制造商的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)，為終端使用者創(chuàng)造快速、安全、兼容的充電使用環(huán)境。同年 12 月 24 日，廣東省終端快充行業(yè)協(xié)會(huì)成立，推出融合快速充電技術(shù)規(guī)范 UFCS，全稱(chēng) Universal Fast Charging Specification，由綠色能源工作組主導(dǎo)，信通院、華為、OPPO、vivo、小米牽頭，并得到包括榮耀、南芯在內(nèi)的多個(gè)終端廠(chǎng)家和芯片廠(chǎng)家的鼎力支持。

UFCS 快充規(guī)范采用連續(xù)調(diào)節(jié)模式，輸出電壓分為 5V、10V、20V、30V 四個(gè)可編程的檔位(類(lèi)似 PD3.0 的 PPS Programmable Power Supply 調(diào)壓)，其中 5V 電壓檔位的可編程電壓范圍是 3.4V-5.5V、10V 電壓檔位的可編程電壓范圍是 5.5V-12V、20V 電壓檔位的可編程電壓范圍是 12V-21V、30V 電壓電壓的可編程電壓范圍是 21V-36V。定義的最大輸出功率能到達(dá) 200W 以上。

UFCS 快充規(guī)范旨在改變“基于 DP/DM 的”充電協(xié)議互不兼容的局面，并成為快充行業(yè)通用的快充標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)快充市場(chǎng)大一統(tǒng)。

SC8546介紹

國(guó)內(nèi)首款兼容UFCS快充規(guī)范的40W高壓電荷泵充電產(chǎn)品--SC8546.

(典型應(yīng)用框圖)

SC8546是南芯針對(duì)手機(jī)快充市場(chǎng)最新推出的電荷泵快充IC，采用36pin的CSP封裝。其主要特點(diǎn)如下:

-業(yè)界領(lǐng)先峰值充電效率

-雙 模 式

-兼容UFCS快充規(guī)范

-16重安全保護(hù)

-兼容1.2V/1.8V GPIO

-快速的短路保護(hù)

業(yè)界領(lǐng)先峰值充電效率

憑借優(yōu)異的設(shè)計(jì)能力，SC8546實(shí)現(xiàn)了業(yè)界領(lǐng)先的98.33%峰值效率，在單顆輸出6A的大功率負(fù)載條件下依然保持超過(guò)97%的效率指標(biāo)。

(SC8546工作在電荷泵模式下的效率曲線(xiàn))

(SC8546工作在bypass模式下的效率曲線(xiàn))

下圖為 SC8546 工作在不同模式下的溫升示意圖。

(a)為 2:1 電荷泵模式下 8A 充電電流時(shí)的溫升示意圖。從圖中可以看出，芯片表面的溫升大約為 55.8-25=30.8℃(環(huán)境溫度約為25℃)。

(a)2:1 電荷泵模式 VBAT=4.4V,IBAT=8A

(b)為 1:1 直充模式下 6A 充電電流時(shí)的溫升示意圖，芯片表面的溫升大約為 46.1-25=21.1℃。

(b)1:1 電荷泵模式 VBAT=4.4V,IBAT=6A

-雙 模 式

SC8546 支持 2:1 電荷泵模式和 1:1 直充模式，完美兼容 10V 適配器和 5V 適配器。

-兼容 UFCS 快充規(guī)范

在集成多種快充協(xié)議的基礎(chǔ)上，兼容了 UFCS 快充規(guī)范，解決目前市面上快充標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜多變、互不兼容的問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)提升用戶(hù)的使用體驗(yàn)，節(jié)能環(huán)保起到積極的推動(dòng)作用。

-16 重安全保護(hù)

SC8546 內(nèi)部集成多達(dá) 16 重安全防護(hù)措施和 7 路 12-bit ADC，為用戶(hù)的充電安全保駕護(hù)航。

(SC8546 內(nèi)部集成 16 保護(hù)和 7 路 ADC)

-兼容 1.2V/1.8V GPIO

為適配未來(lái)手機(jī)處理器的 GPIO 朝著更低電壓發(fā)展的方向，SC8546 率先兼容 1.2V/1.8V 兩種 GPIO 電壓等級(jí)，使得客戶(hù)可以從容應(yīng)對(duì)處理器的更新迭代。

-快速的短路保護(hù)

獨(dú)特的輸入輸出電壓壓差檢測(cè)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)百 ns 級(jí)別的快速響應(yīng)時(shí)間，輕松應(yīng)對(duì)輸入電容短路/飛電容短路/輸出電容短路等各種異常場(chǎng)景。

小結(jié)

隨著UFCS、USB PD 及DPDM快充技術(shù)的快速發(fā)展，快充技術(shù)早已進(jìn)入到大眾生活中，多口快充已成為引領(lǐng)快充技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)。南芯作為終端快充協(xié)會(huì)首批高級(jí)會(huì)員，也是融合快充生態(tài)的積極推動(dòng)者。目前，南芯已為融合快充生態(tài)開(kāi)發(fā)了手機(jī)超級(jí)快充電荷泵芯片、充電器快充協(xié)議芯片等。