大功率快充移动电源大爆发:8大芯片品牌推出21款升降压方案

2019年02月01日 16:32 次阅读 稿源:充电头网 条评论

近两年来,USB PD快充在笔记本电脑领域得到广泛应用。苹果、戴尔、联想、华为、小米等品牌均已发布了多款支持USB PD快充的笔记本电脑。来自产业链的调研数据显示,2019年,搭载USB-C接口的设备出货量预计将达到20亿台。其中USB-C接口在笔记本、台式电脑中的渗透率将达到80%。在智能手机和平板电脑等产品中的渗透率也将达到50%。

据充电头网不完全统计,目前市面上包括苹果、华为、小米、三星等在内的18个品牌已经将USB PD快充应用到了手机上,支持USB PD快充的手机已经多达61款。

USB PD快充在笔记本电脑领域的大范围普及,给移动电源产业链带来新的机遇,支持笔记本电脑快充的大功率USB PD移动电源成为了市场的新宠。

目前市面上的USB PD移动电源以采用高集成度单芯片方案的居多,虽然成本得到优化,但充电功率也只能维持在18W以内,很难满足笔记本电脑的充电需求。若想实现实现45W、60W甚至100W的充电功率,就必须将升降压和协议识别分成独立的两部分。对于大功率移动电源而言,其核心部分之一也就在于升降压芯片。

 充电头网统计了目前市面上包括易能微、杰华特、宝砾微、瑞萨、南芯、矽力杰、士兰微、TI等在内的10家厂商,共计21款升降压(Buck-Boost)芯片。下面小编将对这些方案一一盘点,供大家选型参考。

一、Easepower易能微

易能微电子成立于2011年,目前产品线涵盖PMU、DC/DC领域,市场涵盖从手机、适配器、移动电源、车充、电子烟、POS机、电动工具、电池管理、物联网、通讯、计算机、服务器、存储器、电动车、汽车应急启动系统和广泛的工业类领域。

易能微电子解决了传统数字电源功耗大、成本高、使用不便的缺陷,实现了低成本快速定制芯片的能力,因此可以用于大规模的消费类市场。 目前易能微旗下有一颗Buck-Boost芯片,型号EDP3010。

易能微EDP3010

易能微电子EDP3010芯片可以支持各种电源拓扑结构,升降压结构可以支持多串电池并带电池均衡功能,充放电效率可以轻松做到94%以上,可以支持高达100W的快充应用。

芯片内部还集成了充放电管理模块、电量计、LED指示模块,电池均衡模块,以及温度保护,电池过充和过放保护,输出过压/欠压/短路保护,电流过流保护,充/放电反向电流保护,适配器欠压保护等多重安全保护功能,该芯片方案是目前效率非常高,元件较少。

目前易能微EDP3010也已被BestKEY 19500mAh PD移动电源采用。

二、Joulwat杰华特

杰华特致力于功率管理芯片的研究,为电力、通信、电动汽车等行业用户提供众多先进、可靠、系统的解决方案与产品服务。公司拥有一支高效的经营管理与技术开发团队,主要技术带头人均在集成电路设计行业拥有多年工作经验,具有集成电路设计、系统集成、跨行业协作及企业管理的丰富经验。重视研发以及自主知识产权的产品开发,具有很强的技术创新能力。目前公司拥有电池管理、LED照明、DC-DC转换器等产品。

据充电头网了解,杰华特目前共有三款升降压芯片,型号分别是JW3651、JW3653A以及JW3655A。

杰华特JW3651

杰华特JW3651内部完整集成四开关升降压转换器,采用单电感结构,采用3-20V宽输入电压范围,工作频率450KHz;输出电压可以高于、等于或小于输入电压。具有低静态电流,可编程的输出电流限制;放电模式下的低负载电流检测,过热和短路保护等功能。适用于无人机、PD移动电源、USB Hub、PD适配器和4G WiFi模组。

三、Powlicon宝砾微

宝砾微2013年创立于美国达拉斯,创始人均来自于美国著名半导体公司,有多年的电子行业研发、运营及管理经验。拥有深度的系统和应用知识、强大的电源管理芯片设计及创新能力、以及受专利保护的定制工艺。

宝砾微专注于为用户提供创新性的、高效能、高性价比、高集成度的电源管理IC。团队在充电管理以及相关市场有多年的累积及耕耘,给用户提供了领先于市场的解决方案,并且与国内外领先的代工厂和封装厂商都有良好的合作关系。

目前宝砾微已推出一款适用于移动电源的高性能Buck-Boost芯片PL5500,该芯片采用4×4 QFN32封装,外置MOS,最大输出功率可达100W。

四、Renesas瑞萨

瑞萨电子株式会社,提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案,旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者,瑞萨电子为汽车、工业、家居、办公自动化、信息通信技术等各种应用提供综合解决方案。

瑞萨电子收购Intersil之后,旗下可用于移动电源的Buck-Boost芯片包括ISL95338、ISL95538、ISL9238、ISL9237四款。其中ISL95338最大输出功率为45W,ISL9238、ISL95538以及ISL9237的最大输出功率为100W。

1、瑞萨ISL95538

瑞萨ISL95538是一款四MOSFET,单电感的同步升降压控制器。是一款NVDC的升降压电池充电器,可为1到4串锂电池组充电。输入电压范围从3.2V至23.4V,可提供高轻载效率,快速瞬态响应,无缝DCM/CCM切换。

ISL95538可以单独在电池,适配器下工作,也可以在电池和适配器均连接下工作。ISL95538支持2-4串锂电池的反向降压,升压或者升降压操作。并且从输入口反向输出。这为移动电源Type-C口的应用带来了方便,在节省一路升压电路的同时,还降低了切换电路的设计难度。

充电头网了解到,瑞萨ISL95538目前已经被ZMI 10号USB PD移动电源QB820采用。

2、瑞萨ISL9237

瑞萨ISL9237支持USB 3.1规范,在充电模式下,可从广泛的DC电源(AC/DC充电器适配器、USB输电PD端口和任何旅行适配电源)获得电力输入,从而为最多包括3个串联单元的锂离子电池组充电。ISL9237还能在只连接到一个电池、只连接到一个适配器或者同时连接到二者的条件下工作。

目前,瑞萨ISL9237目前已经被三星移动电源EB-PN930采用。

3、瑞萨ISL9238

瑞萨ISL9238采用4×4 TQFN32封装,是一款降压/升压窄输出电压DC(NVDC)充电器。可为平板电脑、超极本、笔记本电脑、移动电源以及其他USB-C接口平台的设备提供NVDC充电功能。

在充电模式下,ISL9238可从各种直流电源(传统的AC/DC充电器适配器、USB PD端口、旅行适配器等)获取输入电源,并使用最多4节锂离子电池对电池组进行安全充电,输入电压范围3.2V至23.4V(无死区),系统输出电压2.4V至18.304V。

五、SOUTHCHIP南芯

 上海南芯半导体科技有限公司2015年成立于上海浦东张江高科技园区, 由一批来自欧美知名企业的工程师创建。作为中国电源界的一颗新星,推出了中国首颗全系列升降压电池电源解决方案,在该领域与凌特、TI等老牌大厂同台竞技,成为中国芯的骄傲。

目前南芯的芯片已经顺利进入华为、小米、海翼和欣旺达等知名厂商。公司从事集成电路芯片的研究、设计、开发和销售,提供应用系统参考设计方案,并提供相关的技术服务。以Buck-Boost为核心,为用户提供灵活,多用途,高品质且价格适中的电源管理方案。

上海南芯半导体是目前已统计到的厂商中,Buck-Boost芯片最多的厂商。旗下包括SC8801、SC8802、SC8812A、SC8815、SC8915、SC8902、SC8902A七款产品。

其中,SC8801、SC8802、SC8812A、SC8815采用外置MOS,4×4 QFN32封装,支持最大60W输出;SC8915、SC8902、SC8902A为内置MOS,6×6 QFN32封装。

1、南芯SC8802

 南芯SC8802拥有超宽范围输入输出电压,它可支持从2.7V到30V的应用范围,涵盖QC3.0最低电压到USB-PD最高输出级别输出。满足客户从1节到6节锂电池的不同需求。当系统需要从电池组放电时,SC8802能够反向输出所需电压,同样可输出低于,高于或者等于电池组电压值。

南芯SC8802可以升压,降压或者升降压,并可用外部电阻调节开关频率, 电池电压设置值以及输入输出限流值,最大限度地在满足不同应用需求的同时简化设计。这使单口TYPE-C大功率输出成为了可能。同时南芯SC8802系列支持包括输入限流,输出限流,动态输入功率调节,内部最高电流限流,输出过压保护,短路保护以及过温保护等一系列保护功能以确保系统能适应各种异常情况。

目前,南芯SC8802已经应用在了华为AP09S SCP快充移动电源、ZENDURE X6 ZDX6PD 移动电源、Zikko(即刻)PowerBag Pro能量手袋移动电源、iWALK F20P (20000mAh) PD快充移动电源、RAVpower 26800mAh 双向PD快充移动电源等产品中。

2、南芯SC8812A

南芯SC8812A支持I²C接口,是一颗高效率的同步双向升降压芯片。可完成充电、放电控制;支持各种电力转换;采用I²C接口,简化的外部器件;内部集成快速充电协议等。

目前南芯SC8812A已被全汉USB PD移动电源Q1012PD移动电源采用。

3、南芯SC8815

南芯SC8815升降压电池充电器应用于1至6节电池,I²C可编程充电电流和充电电压、可编程放电输出电压、可编程输入/输出电流限制;内置10 位 ADC;拥有欠压保护,过压保护,过流保护、短路保护和热关断保护等多种保护功能;单芯片完成充电/放电控制,支持各种电力转换。

目前,南芯SC8815的已经被ZMI紫米65W USB PD三口快充充电器采用。

六、Silergy矽力杰

 Silergy Corp由硅谷的一群技术创新者和商业领袖创立,平均拥有30年的经验。利用其业界领先的工艺技术,设计创新的混合信号和模拟IC。Silergy的产品广泛用于工业、消费、计算和通信设备,旨在提高效率,节约或测量能源使用,致力于以经济实惠的解决方案成本提供业界领先的性能。

矽力杰SY9329QFC是一颗支持最大20W输出功率的Buck-Boost芯片,内置MOS,采用4×4 QFN32封装。

七、Silan士兰微

杭州士兰微电子股份有限公司成立于1997年,总部在杭州市高新技术产业开发区。伴随智能手机快速发展,手机功能愈加强大,手机电池容量更大,同时耗电反而更加迅速。士兰推出了移动电源快充、旅充快充和车充快充解决方案,可以为客户提供全方位的快充支持,让客户随时随地实现快速充电,解决续航的烦恼。目前士兰微拥有多款电源管理芯片,包括快充系列芯片、高压DC-DC系列芯片和以太网供电系列芯片等。

1、士兰微SC59E23+SD59B23

士兰微SC59E23是一款应用于移动电源的控制芯片,可以实现4路USB端口(最多两个USB-C口)的快充协议解析,兼容USB PD3.0、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、BC1.2、Apple等快充协议,为2路H桥提供8个PWM逻辑控制信号,实现双路、双向、升降压开关电路转换。

通俗一点说,这是一颗集成协议和数字电源控制器,内置了USB PD协议的移动电源升降压芯片,可实现快充移动电源更高集成度,有助于体积轻薄化。除此之外,士兰微还发布了与SC59E23搭配的驱动器SD59B23,前者负责电源和协议握手,后者负责外部MOS驱动。两颗芯片分工合作,有助于将热量从主控芯片外移;加上与不同MOS的搭配,可实现30W-100W的宽功率输出组合。

2、士兰微SC59E21+SD59F21

士兰微SC59E21+SD59F21快充解决方案采用5×5 QFN/6×6 QFN封装,外置功率开关MOS和负载开关MOS,支持18-60W功率。支持ABC、AAC等3口应用,任意一口插入都是快充,并支持PD3.0、QC3.0、SCP、FCP、Apple、AFC、SFCP等多种快充协议。

该方案支持升压和升降压两种快充,可配置成半桥或全桥,方案采用了更少的BOM,半桥外置1颗MOS,H桥外置3颗MOS,大大降低了成本。值得一提的是,芯片内置士兰微专利算法的数字电源处理器,可以实现3-20V宽范围的输出。不同于传统方案,士兰微电子的快充方案可以个性化定制,内置MCU,支持二次开发。

八、TI德州仪器

 德州仪器 (TI) 是一家全球性半导体设计制造公司,致力于模拟 IC 及嵌入式处理器开发。拥有全球顶尖人才,锐意创新,引领技术前沿。TI BQ25703A和BQ25713均为外置MOS,4×4 WQFN32封装防止,支持最大100W输出。

1、TI BQ25703A

 TI BQ25703A可在3.5-24V输入范围内为1-4节电池充电,支持USB2.0/3.0/3.1/PD的输入电流设置,无缝切换升压和降压操作,输入电压电流管理避免输入超载。

TI BQ25703具备输入/系统/电池组过压保护,MOS和电感过电流保护,以及过热关断。低电池静态电流,输入电流优化以获取最大输入功率,可对任包括锂离子、磷酸铁锂、镍镉、镍氢、铅酸等电池充电。

2、TI BQ25713

 TI BQ25713可为空间受限的 1 至 4 节电池充电 应用提供所含元件数较少的高效解决方案。通过 NVDC 配置,可将系统电压稳定在电池电压水平。

TI  BQ25713可通过 USB 适配器、高电压 USB PD 源和传统适配器等各种输入源为电池充电。在加电期间,充电器基于输入源和电池状况,将转换器设置为降压、升压或降压/升压配置。充电器自动在降压、升压、降压/升压配置间转换,无需主机控制。

充电头网总结

随着USB PD快充在笔记本领域的普及,市场对大功率移动电源的需求激增。而作为大功率移动电源必备的升降压芯片来说,也呈现出百花齐放的局面,产品类目丰富,性能各异,可满足不同厂商的选型需求。

充电头网将持续为大家更新升降压方案,有其他产品资讯的小伙伴可以通过留言告诉小编,小编会在下期文章中更新。

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