大功率快充背后的杀手其实是电荷泵IC

电子发烧友网络报道(文/李成)随着电子设备向智能化、多功能化发展，设备功耗明显增加，市场对快充的需求越来越强。目前市场上的快充产品主要是通过增加充电电流/电压来提高充电功率，缩短充电时间。

大功率充电的基础是电池本身可以接受大功率充电。随着输入功率不断向60W、90W、100W等大功率方向发展，原本只有5V的输入端电压开始上升到10V、20V。当电池输入电压升高到与电池充电电压不匹配时，有必要降低输入电压。

为保证充电功率不受影响，应在电池充电输入前加入电荷泵技术，以满足大功率充电的要求。以20V/6A 120W输入电源为例，通过在电池前端并联两个电荷泵电路，可使输入电压降低50%，输入电流增加100%，实现10V/12A的电压电流转换。电荷泵的加入既降低了电池的充电电压，又保证了大功率的能量输入。

目前，电荷泵技术应用于华为、小米、荣耀等国内一线品牌。其中，电荷泵芯片方面，除了TI、ADI、NPX等国际厂商外，南信、达夫的国产芯片也实现了量产，并推出了多项解决方案，最高电池充电效率达到99.2%。

南信半导体

2019年，南信发布国内首款40W高压电荷泵充电IC SC8551，正式切入大功率消费类电子快充市场，并凭借国内首发的优势迅速在国内快充市场站稳脚跟。

南新目前的产品线涵盖电荷泵IC、PD协议的升降压PMIC、AMOLED控制IC、无线充电IC等。随着多线程的发展，国内产品在市场上的渗透率有所提高。如今，以苹果为首的手机厂商纷纷响应环保号召，取消了附赠的手机充电器。充电器市场需求大幅上升，中国快充龙头南信可能从中获得巨大红利。

今年9月，南信再次发布了集成多种充电协议的电荷泵充电IC SC8571。在单片机应用的情况下，最高可以满足120瓦的充电要求。

SC8571采用南信第二代电荷泵技术，是一款高效、多模、快充的超高压433602电荷泵IC。主要用于双串联电池的解决方案，120W及以下的应用只需要一个SC8571。在120瓦至160瓦的应用中，可以并联两个SC8571。并联三节电池，可实现最高200瓦的充电功率。

上图为工作电压为10V的4: 2电荷泵模式下，SC8571 IC的充电效率随电流变化的曲线(水平代表电流值，垂直代表效率)。从上图可以直观看出，芯片最高工作电流为12A，最高输出功率为120瓦，其中3A时充电效率达到98.65%的峰值，8A时充电效率仍可保持在98%以上。

上图为SC8571 IC在2: 2直充模式下的充电效率曲线。当输出电流为1A至6A，接近7A时，充电效率可稳定保持在99%以上。在1A州，充电效率达到大约99.7%的峰值。

SC8571的4: 2电荷泵模式和两块电池串联是目前充电功率和效率最高的大功率快充解决方案之一。

达夫半导体公司

今年7月，达夫半导体发布国内首款电荷泵芯片NU2205，应用于双电池4: 2快充方案。电荷泵芯片的最大充电功率提高到120瓦，打破了传统单电池充电功率不足100瓦的局面。与此同时，伏打半导体也在不断提升充电功率，以满足更多应用场景的需求。

对于充电来说，效率非常重要。因此，达夫半导体通过优化NU2205芯片的内部和集成FET，提高了工作频率，实现了高效率。此外，充电的工作模式可以根据电池的充电状态和温度进行调整，以减少开关损耗，降低系统发热量，保证充电过程的安全性。

NU2205有两种工作模式：4:2电荷泵和普通直充。上图为NU2205在4: 2工作模式下随电流变化的效率曲线。通过效率曲线可以看出，该模式下充电效率达到98.2%，充电电流可增加10年。

在这种模式下，电荷泵将输出电压降至输入电压的一半，并通过增加电流保持充电功率不变。这种方式不仅降低了充电电缆的传输电流，还缓解了充电电缆遇到大电流时容易发热的问题。在普通直充2: 2模式下，NU2205最高充电效率可达99.2%。

据达夫半导体介绍，NU2205可以通过并联电荷泵芯片来增加充电功率，并联三个芯片的充电功率可以提高到200W W以上

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从目前市场对大功率快充的需求来看，电荷泵快充芯片有很大的发展空间。电荷泵芯片的应用不仅提高了充电设备的充电功率，而且不会因为充电电流增大而更换充电电缆，造成资源浪费，大大提升了用户的充电体验。