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  • 重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571

    日期: 2021-09-06
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    發布日期: 2021-09-06
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    自南芯2019年推出高壓電荷泵IC——SC8551后,一躍成為電荷泵領域的佼佼者,乘勝追擊南芯推出集成多種快充協議的SC854x,以及各種不同拓撲架構的電荷泵產品,奠定了南芯在國產電荷泵IC領域的重要地位。

    近期,南芯宣布推出單芯片120W超高壓電荷泵充電產品——SC8571,這款產品的問世,無疑滿足了電荷泵領域對于超大功率芯片的需求,同時這款芯片將會再一次實現國產同類產品率先量產。

    眾所周知,電荷泵是當前手機大功率充電的唯一解決方案。隨著充電功率進一步加大,充入電芯的電流也越來越大,于是提高電芯的電壓也成為一種新的選擇。當業界把雙串電池的方案應用于手機之后,USB口的輸入電壓上限就可以進一步提高到20v,這種方案從架構上來講,和SC8551的2:1基本一致,但輸入輸出的電壓同時被提高,所以一般稱為“超高壓4:2電荷泵”。

    真正意義的第二代電荷泵,為非傳統2:1的異形架構方案,比如用在大功率無線充電前端的30v輸入6:2電荷泵架構方案,以及20v輸入給單電芯充電的4:1電荷泵架構方案,南芯也有相應的產品布局,敬請期待。

    目前手機界能做到的最大功率和最高效率的充電方案,為“超高壓4:2電荷泵”搭配雙串電芯方案。南芯的SC8571基本可實現目前業界同類產品的最大功率,單芯片可以支持到120w充電規格。通常情況下,為保證手機的散熱性能和用戶體驗,120w到160w一般會采用2顆SC8571并聯方案;如若采用3顆SC8571并聯,并配合相應快充鏈路的整體加強設計,則可以實現200w的充電功率。

    下圖是120w雙串電芯的典型充電架構圖。

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    重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571

    圖1. 電芯的120W-200w雙電芯充電架構圖


    1.?功能夠強大,快充才不怕

    SC8571是南芯針對手機快充市場最新推出的電荷泵快充IC,采用80pin的CSP封裝。其主要特點如下:

    l業界領先的峰值充電效率

    憑借優異的設計能力,SC8571實現了業界超高的98.65%峰值效率,在單顆輸出8A的大功率負載條件下依然保持超過98%的效率指標

    l雙模式

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

    l路徑管理

    為兼顧大功率無線充電的需求,SC8571支持有線無線雙路徑管理,集成兩路驅動,可任意選擇有線或無線快充路徑。

    此外,精確的驅動電壓支持GaN器件作為路徑選擇的負載開關,顯著縮減了手機主板面積

    l21重安全防護

    SC8571內部集成多達21重安全防護措施,為用戶的充電安全保駕護航

    l兼容1.2V/1.8V GPIO

    為適配未來手機處理器的GPIO朝著更低電壓發展的方向,SC8571率先兼容1.2V/1.8V兩種GPIO電壓等級,使得客戶可以從容應對處理器的更新迭代。

    l快速的短路保護

    獨特的輸入輸出電壓壓差檢測保護,實現百ns級別的快速響應時間,輕松應對輸入電容短路/飛電容短路/輸出電容短路等各種異常場景。

    重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571?

    圖2. SC8571主要功能及特點

    2.?夠涼才夠酷,效率來服務

    電荷泵快充主要用在大功率充電場景,發熱會嚴重影響用戶體驗,所以效率指標對于電荷泵產品至關重要。憑借優異的電路設計能力以及在電荷泵產品上的深厚積累,SC8571實現了業界領先的4:2電荷泵充電效率。

    從下圖可以看出,在3A負載下,SC8571效率高達98.65%,在8A負載條件下,SC8571依然可以達到98.12%的充電效率。

    SC8571最大可以實現12A的輸出能力,實現單芯片最大120w充電功率。

    重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571?

    圖3. SC8571工作在電荷泵模式下的效率曲線

    除了4:2電荷泵工作模式,SC8571還支持2:2直充模式,兼容10V適配器。下圖是SC8571工作在2:2模式下的效率,在6A以下效率輕松超過99%。

    ?重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571

    圖4. SC8571工作在bypass模式下的導通電阻曲線

    下圖為SC8571工作在不同模式下的溫升示意圖。

    l圖5(a)為4:2電荷泵模式下8A充電電流時的溫升示意圖。從圖中可以看出,芯片表面的溫升大約為50.8-25=25.8℃(環境溫度約為25℃)。

    l圖5(b)為2:2直充模式下7A充電電流時的溫升示意圖,芯片表面的溫升大約為46.3-25=21.3℃。

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    重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571

    ?(a)4:2電荷泵模式,VBAT=8.4V,IBAT=8A??

    重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571

    (b)2:2直充模式,VBAT=8.4V,IBAT=7A

    圖5. SC8571工作在不同模式下的溫升示意圖


    3.?快充是目的,安全是前提

    SC8571內部集成了21重不同的保護機制,以確保充電過程安全可靠。其保護機制可以分為以下三類:

    l11重系統級保護

    l5重電荷泵相關保護

    l5重系統級報警

    其中,系統級保護和電荷泵相關保護觸發后,SC8571會停止充電,同時出INT中斷。系統級報警觸發后,同樣會出INT中斷,但是充電不會停止,以提醒AP提早采取應對措施。


    重磅新品 | 南芯·推出超高壓4:2電荷泵快充IC—SC8571

    圖6. SC8571內部集成的21重保護



    結語:

    SC8571功能強、效率高、安全性好,正按照南芯既定的目標穩步推進,相信不久的將來,即可再次實現國產“超高壓4:2電荷泵”的率先量產。

    上海南芯半導體一定會秉承“性能過硬、質量可靠”的優良傳統,繼續為各大客戶提供高性能、高品質與高經濟效益的產品,助力國產手機騰飛、推動國產芯片突圍、振興中國制造品牌,實力打造“中國芯“!

    南芯,為效率而生!


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