前言

當(dāng)前充電寶市場(chǎng)中，“充電器+充電寶”二合一的混動(dòng)產(chǎn)品格外受消費(fèi)者喜愛。其核心賣點(diǎn)是一機(jī)雙用，出門時(shí)只需要攜帶一個(gè)設(shè)備，既能作為常規(guī)充電器使用，又能在外出時(shí)提供充電寶功能，真正實(shí)現(xiàn)了輕裝出行。最新市場(chǎng)數(shù)據(jù)也顯示，該細(xì)分品類銷量持續(xù)走高，頭部品牌月銷量可達(dá) 4 萬 +，因此目前各大廠商也在加速相關(guān)產(chǎn)業(yè)的落地。

充電頭網(wǎng)近期在拆解酷態(tài)科10號(hào)超級(jí)電能充Fusion二合一充電器時(shí)，發(fā)現(xiàn)里面用到了南芯科技Turnkey 電源方案，AC 側(cè)以SC3107C 實(shí)現(xiàn)高度集成的 AC-DC 變換，電池側(cè)布置兩條獨(dú)立的雙向同步升降壓通道，其中 SC8815 對(duì)應(yīng) C1、SC8726A 對(duì)應(yīng) C2，全部由協(xié)議/管理 MCU 統(tǒng)一調(diào)度。

該架構(gòu)在作為充電器時(shí)可直接由 AC-DC 給端口供電并并行回充電池，作為充電寶時(shí)則由電池經(jīng)各自通道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)兩路 USB-C，同時(shí)支持旁路充電與滿電斷電芯策略。相比傳統(tǒng)分立組合，這種 Turnkey 方案外圍更簡(jiǎn)、BOM 與開發(fā)周期更可控，體積與效率更易兼顧，也為二合一品類在短周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)提供了工程基礎(chǔ)。

南芯科技 Turnkey 二合一混動(dòng)充電寶方案介紹

為方便了解，充電頭網(wǎng)將酷態(tài)科10號(hào)超級(jí)電能充Fusion二合一充電器中所用到二合一混動(dòng)充電寶方案整理成一個(gè)電路結(jié)構(gòu)框圖，如下圖所示。

具體來說，在“充電器模式”下，AC 經(jīng) SC3107C 轉(zhuǎn)為高效母線直接供給協(xié)議主控與端口；這顆 IC 把原邊控制器、GaN 功率開關(guān)、同步整流控制、協(xié)議與隔離通信整合到單芯片，憑借 SC-PQLINK數(shù)字隔離實(shí)現(xiàn)次級(jí)閉環(huán)與軟開關(guān)/主動(dòng)式同步整流，目的就是在體積與熱設(shè)計(jì)受限時(shí)，把效率和功率密度頂上去。該機(jī)在此模式下可達(dá) 100W PD 與 120W 小米澎湃“Turbo”檔，端口分配支持 45W+22W、67W+67W 等組合；與此同時(shí)，協(xié)議主控把電池側(cè)兩條雙向通道切到“充電方向”，對(duì)電芯進(jìn)行受控回充，并可進(jìn)入“旁路充電”，即電芯滿電自動(dòng)邏輯斷開，長(zhǎng)期當(dāng)桌面充電器使用以減少循環(huán)。

而在“充電寶模式”下，電源主鏈路從 AC-DC 切換到電池側(cè)，兩條獨(dú)立的雙向升降壓各司其職，C1 由 SC8815 負(fù)責(zé)、C2 由 SC8726A 負(fù)責(zé)。SC8815/SC8726A 都屬于四開關(guān)同步升降壓架構(gòu)，可在電池電壓高于、低于或接近所需 VBUS 時(shí)維持高效輸出，并通過 I2C 把目標(biāo)電壓、電流限值、開關(guān)頻率等參數(shù)交給協(xié)議主控統(tǒng)一調(diào)度。

接下來充電頭網(wǎng)也將介紹一下這款方案中所用到的南芯科技芯片。

南芯SC3107C

電源主控芯片SC3107C來自南芯科技的全集成芯片。該芯片采用南芯自研的全集成高壓隔離封裝，內(nèi)置了原邊控制器，氮化鎵功率管，高速隔離數(shù)字通訊模塊SC-PQLIN?，同步整流控制器和協(xié)議芯片。實(shí)現(xiàn)了用一顆芯片替代傳統(tǒng)方案中的五顆芯片。

該芯片的高集成度大幅度減少充電器外圍元件數(shù)量，具備開發(fā)周期短，產(chǎn)品性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)。芯片內(nèi)置的高速數(shù)字隔離通信模塊SC-PQLINK，不僅帶來比光耦更高的系統(tǒng)可靠性，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了次級(jí)控制。芯片利用次級(jí)控制優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了原邊軟開關(guān)和主動(dòng)式同步整流，提升了電源的整體效率，并降低散熱要求。

該芯片內(nèi)部集成了協(xié)議功能，支持UFCS融合快充，PD快充以及多種主流私有定制協(xié)議。芯片內(nèi)部還集成了軟啟動(dòng)，供電過壓保護(hù)，逐周期電流限制，輸入欠壓保護(hù)，輸出過壓保護(hù)，輸出過電流保護(hù)和輸出短路保護(hù)等多種功能和保護(hù)。為快充電源的穩(wěn)定和安全保駕護(hù)航。

南芯SC8815

用于USB-C1口的同步升降壓控制器來自SOUTHCHIP南芯科技，型號(hào)SC8815，是一款帶I2C接口的同步升降壓充電控制器，同時(shí)支持電池反向放電工作。芯片支持VBAT電池端36V高壓工作，因此在適配器電壓高于、低于或者等于電池電壓時(shí)，均能保證1-6節(jié)鋰電池應(yīng)用。

當(dāng)工作系統(tǒng)需要電池提供能量時(shí)，SC8815也支持電池反向放電工作，輸出設(shè)定的電壓，并且放電最高電壓可達(dá)36V。用戶通過I2C接口可以很方便地選擇充電/放電模式，設(shè)置充電電流、充電電壓、反向放電電壓、限流值、開關(guān)頻率及其它參數(shù)等。

SC8815內(nèi)部集成的10位ADC，可以方便用戶實(shí)時(shí)檢測(cè)讀取VBUS/VBAT電壓和電流，另外，SC8815還可以支持適配器和設(shè)備的插拔檢測(cè)，最大限度的減少外圍電路及PCB Space，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)極大地簡(jiǎn)化。SC8815支持內(nèi)部限流保護(hù)、過壓保護(hù)、輸出短路保護(hù)和過溫保護(hù)，從而保證了各種異常情況下的安全。SC8815提供32腳的4x4 QFN封裝。

南芯科技SC8815芯片詳情。

南芯SC8726A

用于USB-C2口的同步升降壓轉(zhuǎn)換器來自南芯科技，型號(hào)SC8726A，這是一顆超高效率，集成了4顆功率管的同步Buck-Boost轉(zhuǎn)換器，最大限度簡(jiǎn)化客戶系統(tǒng)設(shè)計(jì)，減少PCB Space及BOM，高效率能夠有效減少熱損耗。

SC8726A支持2.7-22V超寬輸入電壓，以及2.4-22V超寬輸出電壓。集成了I2C功能，方便客戶使用控制芯片，用戶可通過I2C配置輸出電壓，輸出電流限流及開關(guān)頻率。SC8726A采用電流控制模式，支持輸出電流限流，動(dòng)態(tài)輸出電壓調(diào)整，內(nèi)部電流限流，輸出短路保護(hù)及過溫保護(hù)，確保芯片能夠工作在各種異常情況。SC8726A采用21pin 4x4 QFN封裝。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

這款二合一混動(dòng)產(chǎn)品以南芯Turnkey方案為核心形成AC母線+電池雙向母線的電路路徑：SC3107C在插墻場(chǎng)景下直接供電并并行回充，電池滿電可旁路；離線時(shí)由SC8815驅(qū)動(dòng)C1、SC8726A驅(qū)動(dòng)C2，在協(xié)議芯片統(tǒng)一調(diào)度下覆蓋PD/PPS/UFCS與私有協(xié)議的功率分配。高度集成帶來更短BOM、更小體積與更可控的熱設(shè)計(jì)，也為雙口并行與不同功率檔位的切換提供了穩(wěn)定基礎(chǔ)，完成了充電器與充電寶兩種形態(tài)的無縫銜接。

這套Turnkey方案組合把二合一混動(dòng)的復(fù)雜工程模板化，適配器側(cè)軟硬件一體化、配套量產(chǎn)資料完善，可直接縮短設(shè)計(jì)驗(yàn)證與安規(guī)整改周期，降低供應(yīng)鏈不確定性，便于品牌基于固件策略做差異化的功率分配與體驗(yàn)優(yōu)化。