介绍电荷泵系统及充电方案架构实例

2024-10-12 SOUTHCHIP(南芯半导体知乎)
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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


电荷泵内部架构和工作原理

1:2倍压电荷泵内部框图


1:2 & 2:1电荷泵内部工作原理



双phase 2:1电荷泵


电荷泵充电系统和控制流程

30W入门级2:1电荷泵充电方案优势:

  • 6A电池充电电流,只需要3A的标准线缆

  • 非常高效的低成本2:1电荷泵

  • 非常低的整机散热成本


(电荷泵充电系统框图)





电荷泵充电的各种方案架构实例

单节电池的30-33w充电方案

  • 36球超低成本电荷泵方案

  • 集成 USB D+/D-的PHY,支持各种私有授权协议

  • 该产品方案是国产原创,以南芯SC854x系列为首的国产芯片供应商为主




单节电池的40w充电方案

  • 以TI的BQ25970、高通的SMB1395/6以及南芯SC8551(A)为主 的经典电荷泵快充方案

  • BQ25970是最早量产、也是最经典的电荷泵充电产品;MB1396 一般只搭配高通自己平台

  • 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




单节电池的45-60w充电方案

  • 将两个36球或者56球的电荷泵并联,即可得到更高的充电功率

  • 分散热源,可以有更好的散热性能




双节电池的100-200w充电方案

  • 200w只能用双串电池搭配4:2电荷泵方案

  • 南芯的SC8571可以做到最高单颗120w

  • 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应用于无线充电的6:2电荷泵降压产品





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