南芯SC8571单芯片120w超高压4:2电荷泵快充方案，实现最高98.65%峰值效率

时间： 2024-11-08 来源：SOUTHCHIP（南芯半导体知乎）

技术问答

序言

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，电荷泵几乎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可实现同类产品的最大功率，单芯片可支持到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。

下图是120w双串电芯的典型充电架构图。

图1. 电芯的120W-200w双电芯充电架构图

功能够强大，快充才不怕

SC8571是南芯针对手机快充市场最新推出的电荷泵快充IC，采用80pin的CSP封装。其主要特点如下：

●业界最高的峰值充电效率

凭借优异的设计能力，SC8571实现了最高的98.65%峰值效率，在单颗输出8A的大功率负载条件下依然保持超过98%的效率指标。

●双模式

SC8571支持4:2电荷泵模式和2:2直充模式，完美兼容20V适配器和10V适配器。

●路径管理

为兼顾大功率无线充电的需求，SC8571支持有线无线双路径管理，集成两路驱动，可任意选择有线或无线快充路径。

此外，精确的驱动电压支持GaN器件作为路径选择的负载开关，显著缩减了手机主板面积。

●21重安全防护

SC8571内部集成多达21重安全防护措施，为用户的充电安全保驾护航。

●兼容1.2V/1.8V GPIO

为适配未来手机处理器的GPIO朝着更低电压发展的方向，SC8571率先兼容1.2V/1.8V两种GPIO电压等级，使得客户可以从容应对处理器的更新迭代。

●快速的短路保护

独特的输入输出电压压差检测保护，实现百ns级别的快速响应时间，轻松应对输入电容短路/飞电容短路/输出电容短路等各种异常场景。

图2. SC8571主要功能及特点

够凉才够酷，效率来服务

电荷泵快充主要用在大功率充电场景，发热会严重影响用户体验，所以效率指标对于电荷泵产品至关重要。凭借优异的电路设计能力以及在电荷泵产品上的深厚积累，SC8571实现了业界领先的4:2电荷泵充电效率。

从下图可以看出，在3A负载下，SC8571效率高达98.65%，在8A负载条件下，SC8571依然可以达到98.12%的充电效率。

S8571最大可以实现12A的输出能力，实现单芯片最大120w充电功率。

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

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。

图6. SC8571内部集成的21重保护

结语：

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！

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本文由walkonair转载自SOUTHCHIP（南芯半导体知乎），原文标题为:电荷泵系统和充电方案简介，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。

全部评论（0）

暂无评论

vivo旗舰平板电脑搭载南芯科技经典明星电荷泵IC SC8551，支持44W快充，效率高达98%

2023年4月20日，vivo 44W闪充旗舰平板电脑-vivo Pad2强势发布，内置SOUTHCHIP南芯科技经典明星电荷泵IC-SC8551A。该IC充电电流最大支持8A，效率高达98%，开关盖结构和集成的FET经过优化可实现50%的占空比，使电缆电流为传输到电池的电流的一半，减少了充电电缆的损耗，并限制了应用中的温升。

产品发布时间 : 2024-10-18

【IC】南芯推出兼容UFCS的单芯片40W高压电荷泵充电产品SC8546，具备16重安全保护，为用户的充电安全保驾护航

SC8546支持 2:1 电荷泵模式和1:1直充模式，完美兼容10V适配器和5V适配器。在集成多种快充协议的基础上，兼容了UFCS快充规范，解决目前市面上快充标准复杂多变、互不兼容的问题，同时也对提升用户的使用体验，节能环保起到积极的推动作用。SC8546 内部集成多达16重安全防护措施和7路12-bit ADC，为用户的充电安全保驾护航。

产品发布时间 : 2024-10-11

【IC】重磅新品 | 高功率、多协议，南芯科技车载充电芯片家族又添两大产品

近日，SOUTHCHIP南芯科技同步推出两款重磅车载充电芯片——全集成USB PD解决方案的高功率升降压转换器SC87550Q/SC87580Q，以及支持私有充电协议的Type-C/PD快充控制器SC2166Q。这两款产品聚焦当前车充速度慢、兼容性差等痛点，大幅提升车充的功率与效率，同时可支持更多充电协议及手机、平板、笔电等多样化的终端应用，为车载充电系统注入更强动力。

产品发布时间 : 2024-11-15

SC8571 2-Cell High Efficiency 8-A Switched Capacitor Direct Charger

型号- SC8571CFFR,SC8571

数据手册 - SOUTHCHIP - 2021/9/10 PDF 英文下载

SC8571 两节高效 8A 开关电容直充充电器

型号- SC8571CFFR,SC8571

数据手册 - SOUTHCHIP - 2021/11/15 PDF 中文下载

一加Ace 150W闪充+OPPO K10 67W闪充，南芯高性能电荷泵快充芯片为效率而生

电荷泵是当前手机大功率充电的唯一解决方案。南芯半导体SC8571，自问世以来，不仅满足了电荷泵领域对超大功率芯片的需求，而且再一次实现国产同类产品率先量产。南芯电荷泵快充芯片SC8547，用于输入降压为电池充电，拥有超过98%的充电效率。

应用方案发布时间 : 2024-10-25

介绍电荷泵系统及充电方案架构实例

为什么电荷泵会有超高的效率？电荷泵无需电感储能，没有电感上的能量损耗电荷泵没有关断损耗以及二极管反向恢复损耗，开关损耗很小为什么电荷泵充电在手机上如此流行？高功率快充的需求非常强烈高充电倍率的电池已经成熟低压直冲方案开启了手机直冲的先河大功率充电情况下，需要进一步降低线缆和接口的电流。

技术探讨发布时间 : 2024-10-12

南芯讲堂丨开关电容转换原理简介

本文主要为SOUTHCHIP南芯科技有关于开关转换电源原理介绍，并且介绍了南芯科技几款产品在快充方面的应用案例以及优势

技术探讨发布时间 : 2024-09-28

小米11青春版、联想拯救者手机拆解：内置南芯兼容电荷泵快充和低压直充的电荷泵快充芯片SC8551

南芯研发的电荷泵快充芯片SC8551，打破欧美芯片垄断，成功切入品牌手机供应链，获得小米、联想等高端手机厂家的青睐。

应用方案发布时间 : 2024-10-16

单芯片120W超高压电荷泵充电产品SC8571用于手机快充市场，3A负载下效率高达98.65%

由SOUTHCHIP南芯推出的单芯片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。单芯片可支持到120W充电规格。采用多颗并联则可在保证手机散热性能和用户体验的基础上实现120W/160W/240W甚至更高功率。

应用方案发布时间 : 2024-10-17