半导体电荷泵系统和充电方案简介

资讯 2021-11-04 易泵网 手机阅读

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
  • 电荷泵的开关频率比较低，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

    Phase1（蓝色MOS导通，红色MOS打开）：

    Phase2（蓝色MOS打开，红色MOS导通）：

    CF1 飞到Vin和Vout之间，通过Vin充电；

    CF2 飞到Vout与GND之间，对外放电；

    CF1飞到Vout与GND之间，对外放电；

    CF2飞到Vin和Vout之间，通过Vin充电；

    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

    • 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可以做到业界最高的单颗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