近兩年來(lái)，USB PD 快充在筆記本電腦領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。蘋(píng)果、戴爾、聯(lián)想、華為、小米等品牌均已發(fā)布了多款支持 USB PD 快充的筆記本電腦。
來(lái)自產(chǎn)業(yè)鏈的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2019 年，搭載 USB-C 接口的設(shè)備出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到 20 億臺(tái)，其中 USB-C 接口在筆記本、臺(tái)式電腦中的滲透率將達(dá)到 80%，在智能手機(jī)和平板電腦等產(chǎn)品中的滲透率也將達(dá)到 50%。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前市面上包括蘋(píng)果、華為、小米、三星等在內(nèi)的 18 個(gè)品牌已經(jīng)將 USB PD 快充應(yīng)用到了手機(jī)上，支持 USB PD 快充的手機(jī)已經(jīng)多達(dá) 61 款。
USB PD 快充在筆記本電腦領(lǐng)域的大范圍普及，給移動(dòng)電源產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)新的機(jī)遇，支持筆記本電腦快充的大功率 USB PD 移動(dòng)電源成為了市場(chǎng)的新寵。
目前市面上的 USB PD 移動(dòng)電源以采用高集成度單芯片方案的居多，雖然成本得到優(yōu)化，但充電功率也只能維持在 18W 以內(nèi)，很難滿足筆記本電腦的充電需求。
若想實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) 45W、60W 甚至 100W 的充電功率，就必須將升降壓和協(xié)議識(shí)別分成獨(dú)立的兩部分。對(duì)于大功率移動(dòng)電源而言，其核心部分之一也就在于升降壓芯片。
這里統(tǒng)計(jì)了目前市面上包括易能微、杰華特、寶礫微、瑞薩、南芯、矽力杰、士蘭微、TI 等在內(nèi)的 10 家廠商，共計(jì) 21 款升降壓（Buck-Boost）芯片。下面將對(duì)這些方案一一盤(pán)點(diǎn)，供大家選型參考。
一、Easepower 易能微
易能微電子成立于 2011 年，目前產(chǎn)品線涵蓋 PMU、DC/DC 領(lǐng)域，市場(chǎng)涵蓋從手機(jī)、適配器、移動(dòng)電源、車(chē)充、電子煙、POS 機(jī)、電動(dòng)工具、電池管理、物聯(lián)網(wǎng)、通訊、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、存儲(chǔ)器、電動(dòng)車(chē)、汽車(chē)應(yīng)急啟動(dòng)系統(tǒng)和廣泛的工業(yè)類(lèi)領(lǐng)域。
易能微電子解決了傳統(tǒng)數(shù)字電源功耗大、成本高、使用不便的缺陷，實(shí)現(xiàn)了低成本快速定制芯片的能力，因此可以用于大規(guī)模的消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)。 目前易能微旗下有一顆 Buck-Boost 芯片，型號(hào) EDP3010。
易能微電子 EDP3010 芯片可以支持各種電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，升降壓結(jié)構(gòu)可以支持多串電池并帶電池均衡功能，充放電效率可以輕松做到 94% 以上，可以支持高達(dá) 100W 的快充應(yīng)用。
芯片內(nèi)部還集成了充放電管理模塊、電量計(jì)、LED 指示模塊，電池均衡模塊，以及溫度保護(hù)，電池過(guò)充和過(guò)放保護(hù)，輸出過(guò)壓 / 欠壓 / 短路保護(hù)，電流過(guò)流保護(hù) , 充 / 放電反向電流保護(hù)，適配器欠壓保護(hù)等多重安全保護(hù)功能，該芯片方案是目前效率非常高，元件較少。
目前易能微 EDP3010 也已被 BestKEY 19500mAh PD 移動(dòng)電源采用。
二、Joulwat 杰華特
杰華特致力于功率管理芯片的研究，為電力、通信、電動(dòng)汽車(chē)等行業(yè)用戶提供眾多先進(jìn)、可靠、系統(tǒng)的解決方案與產(chǎn)品服務(wù)。公司擁有一支高效的經(jīng)營(yíng)管理與技術(shù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，主要技術(shù)帶頭人均在集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)擁有多年工作經(jīng)驗(yàn)，具有集成電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、跨行業(yè)協(xié)作及企業(yè)管理的豐富經(jīng)驗(yàn)。重視研發(fā)以及自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，具有很強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新能力。目前公司擁有電池管理、LED 照明、DC-DC 轉(zhuǎn)換器等產(chǎn)品。
據(jù)了解，杰華特目前共有三款升降壓芯片，型號(hào)分別是 JW3651、JW3653A 以及 JW3655A。
杰華特 JW3651 內(nèi)部完整集成四開(kāi)關(guān)升降壓轉(zhuǎn)換器，采用單電感結(jié)構(gòu)，采用 3-20V 寬輸入電壓范圍，工作頻率 450KHz；輸出電壓可以高于、等于或小于輸入電壓。具有低靜態(tài)電流，可編程的輸出電流限制；放電模式下的低負(fù)載電流檢測(cè)，過(guò)熱和短路保護(hù)等功能。適用于無(wú)人機(jī)、PD 移動(dòng)電源、USB Hub、PD 適配器和 4G WiFi 模組。
三、Powlicon 寶礫微
寶礫微 2013 年創(chuàng)立于美國(guó)達(dá)拉斯，創(chuàng)始人均來(lái)自于美國(guó)著名半導(dǎo)體公司，有多年的電子行業(yè)研發(fā)、運(yùn)營(yíng)及管理經(jīng)驗(yàn)。擁有深度的系統(tǒng)和應(yīng)用知識(shí)、強(qiáng)大的電源管理芯片設(shè)計(jì)及創(chuàng)新能力、以及受專(zhuān)利保護(hù)的定制工藝。 寶礫微專(zhuān)注于為用戶提供創(chuàng)新性的、高效能、高性價(jià)比、高集成度的電源管理 IC。團(tuán)隊(duì)在充電管理以及相關(guān)市場(chǎng)有多年的累積及耕耘，給用戶提供了領(lǐng)先于市場(chǎng)的解決方案，并且與國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的代工廠和封裝廠商都有良好的合作關(guān)系。
目前寶礫微已推出一款適用于移動(dòng)電源的高性能 Buck-Boost 芯片 PL5500，該芯片采用 4 × 4 QFN32 封裝，外置 MOS，最大輸出功率可達(dá) 100W。
四、Renesas 瑞薩
瑞薩電子株式會(huì)社，提供專(zhuān)業(yè)可信的創(chuàng)新嵌入式設(shè)計(jì)和完整的半導(dǎo)體解決方案，旨在通過(guò)使用其產(chǎn)品的數(shù)十億聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備改善人們的工作和生活方式。作為全球領(lǐng)先的微控制器供應(yīng)商、模擬功率器件和 SoC 產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)者，瑞薩電子為汽車(chē)、工業(yè)、家居、辦公自動(dòng)化、信息通信技術(shù)等各種應(yīng)用提供綜合解決方案。
瑞薩電子收購(gòu) Intersil 之后，旗下可用于移動(dòng)電源的 Buck-Boost 芯片包括 ISL95338、ISL95538、ISL9238、ISL9237 四款。其中 ISL95338 最大輸出功率為 45W，ISL9238、ISL95538 以及 ISL9237 的最大輸出功率為 100W。
1、瑞薩 ISL95538
瑞薩 ISL95538 是一款四 MOSFET，單電感的同步升降壓控制器。是一款 NVDC 的升降壓電池充電器，可為 1 到 4 串鋰電池組充電。輸入電壓范圍從 3.2V 至 23.4V，可提供高輕載效率，快速瞬態(tài)響應(yīng)，無(wú)縫 DCM/CCM 切換。
ISL95538 可以單獨(dú)在電池，適配器下工作，也可以在電池和適配器均連接下工作。ISL95538 支持 2-4 串鋰電池的反向降壓，升壓或者升降壓操作。并且從輸入口反向輸出。這為移動(dòng)電源 Type-C 口的應(yīng)用帶來(lái)了方便，在節(jié)省一路升壓電路的同時(shí)，還降低了切換電路的設(shè)計(jì)難度。
充電頭網(wǎng)了解到，瑞薩 ISL95538 目前已經(jīng)被 ZMI 10 號(hào) USB PD 移動(dòng)電源 QB820 采用。
2、瑞薩 ISL9237
瑞薩 ISL9237 支持 USB 3.1 規(guī)范，在充電模式下，可從廣泛的 DC 電源（AC/DC 充電器適配器、USB 輸電 PD 端口和任何旅行適配電源）獲得電力輸入，從而為最多包括 3 個(gè)串聯(lián)單元的鋰離子電池組充電。ISL9237 還能在只連接到一個(gè)電池、只連接到一個(gè)適配器或者同時(shí)連接到二者的條件下工作。
目前，瑞薩 ISL9237 目前已經(jīng)被三星移動(dòng)電源 EB-PN930 采用。
3、瑞薩 ISL9238
瑞薩 ISL9238 采用 4 × 4 TQFN32 封裝，是一款降壓 / 升壓窄輸出電壓 DC（NVDC）充電器。可為平板電腦、超極本、筆記本電腦、移動(dòng)電源以及其他 USB-C 接口平臺(tái)的設(shè)備提供 NVDC 充電功能。
在充電模式下，ISL9238 可從各種直流電源（傳統(tǒng)的 AC/DC 充電器適配器、USB PD 端口、旅行適配器等）獲取輸入電源，并使用最多 4 節(jié)鋰離子電池對(duì)電池組進(jìn)行安全充電，輸入電壓范圍 3.2V 至 23.4V（無(wú)死區(qū)），系統(tǒng)輸出電壓 2.4V 至 18.304V。
五、SOUTHCHIP 南芯
上海南芯半導(dǎo)體科技有限公司 2015 年成立于上海浦東張江高科技園區(qū)， 由一批來(lái)自歐美知名企業(yè)的工程師創(chuàng)建。作為中國(guó)電源界的一顆新星，推出了中國(guó)首顆全系列升降壓電池電源解決方案，在該領(lǐng)域與凌特、TI 等老牌大廠同臺(tái)競(jìng)技，成為中國(guó)芯的驕傲。
目前南芯的芯片已經(jīng)順利進(jìn)入華為、小米、海翼和欣旺達(dá)等知名廠商。公司從事集成電路芯片的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售，提供應(yīng)用系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)方案，并提供相關(guān)的技術(shù)服務(wù)。以 Buck-Boost 為核心，為用戶提供靈活，多用途，高品質(zhì)且價(jià)格適中的電源管理方案。
上海南芯半導(dǎo)體是目前已統(tǒng)計(jì)到的廠商中，Buck-Boost 芯片最多的廠商。旗下包括 SC8801、SC8802、SC8812A、SC8815、SC8915、SC8902、SC8902A 七款產(chǎn)品。
其中，SC8801、SC8802、SC8812A、SC8815 采用外置 MOS，4 × 4 QFN32 封裝，支持最大 60W 輸出；SC8915、SC8902、SC8902A 為內(nèi)置 MOS，6 × 6 QFN32 封裝。
1、南芯 SC8802
南芯 SC8802 擁有超寬范圍輸入輸出電壓，它可支持從 2.7V 到 30V 的應(yīng)用范圍，涵蓋 QC3.0 最低電壓到 USB-PD 最高輸出級(jí)別輸出。滿足客戶從 1 節(jié)到 6 節(jié)鋰電池的不同需求。當(dāng)系統(tǒng)需要從電池組放電時(shí)，SC8802 能夠反向輸出所需電壓，同樣可輸出低于，高于或者等于電池組電壓值。
南芯 SC8802 可以升壓，降壓或者升降壓，并可用外部電阻調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率 , 電池電壓設(shè)置值以及輸入輸出限流值，最大限度地在滿足不同應(yīng)用需求的同時(shí)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。這使單口 TYPE-C 大功率輸出成為了可能。同時(shí)南芯 SC8802 系列支持包括輸入限流，輸出限流，動(dòng)態(tài)輸入功率調(diào)節(jié)，內(nèi)部最高電流限流，輸出過(guò)壓保護(hù)，短路保護(hù)以及過(guò)溫保護(hù)等一系列保護(hù)功能以確保系統(tǒng)能適應(yīng)各種異常情況。
目前，南芯 SC8802 已經(jīng)應(yīng)用在了華為 AP09S SCP 快充移動(dòng)電源、ZENDURE X6 ZDX6PD 移動(dòng)電源、Zikko（即刻）PowerBag Pro 能量手袋移動(dòng)電源、iWALK F20P ( 20000mAh ) PD 快充移動(dòng)電源、RAVpower 26800mAh 雙向 PD 快充移動(dòng)電源等產(chǎn)品中。
2、南芯 SC8812A
南芯 SC8812A 支持 I2C 接口，是一顆高效率的同步雙向升降壓芯片。可完成充電、放電控制；支持各種電力轉(zhuǎn)換；采用 I2C 接口，簡(jiǎn)化的外部器件；內(nèi)部集成快速充電協(xié)議等。
目前南芯 SC8812A 已被全漢 USB PD 移動(dòng)電源 Q1012PD 移動(dòng)電源采用。
3、南芯 SC8815
南芯 SC8815 升降壓電池充電器應(yīng)用于 1 至 6 節(jié)電池，I2C 可編程充電電流和充電電壓、可編程放電輸出電壓、可編程輸入 / 輸出電流限制；內(nèi)置 10 位 ADC；擁有欠壓保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)，過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)和熱關(guān)斷保護(hù)等多種保護(hù)功能；單芯片完成充電 / 放電控制，支持各種電力轉(zhuǎn)換。
目前，南芯 SC8815 的已經(jīng)被 ZMI 紫米 65W USB PD 三口快充充電器采用。
六、Silergy 矽力杰
Silergy Corp 由硅谷的一群技術(shù)創(chuàng)新者和商業(yè)領(lǐng)袖創(chuàng)立，平均擁有 30 年的經(jīng)驗(yàn)。利用其業(yè)界領(lǐng)先的工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)創(chuàng)新的混合信號(hào)和模擬 IC。Silergy 的產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)、消費(fèi)、計(jì)算和通信設(shè)備，旨在提高效率，節(jié)約或測(cè)量能源使用，致力于以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案成本提供業(yè)界領(lǐng)先的性能。
矽力杰 SY9329QFC 是一顆支持最大 20W 輸出功率的 Buck-Boost 芯片，內(nèi)置 MOS，采用 4 × 4 QFN32 封裝。
七、Silan 士蘭微
杭州士蘭微電子股份有限公司成立于 1997 年，總部在杭州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)。伴隨智能手機(jī)快速發(fā)展，手機(jī)功能愈加強(qiáng)大，手機(jī)電池容量更大，同時(shí)耗電反而更加迅速。士蘭推出了移動(dòng)電源快充、旅充快充和車(chē)充快充解決方案，可以為客戶提供全方位的快充支持，讓客戶隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)快速充電，解決續(xù)航的煩惱。目前士蘭微擁有多款電源管理芯片，包括快充系列芯片、高壓 DC-DC 系列芯片和以太網(wǎng)供電系列芯片等。
1、士蘭微 SC59E23+SD59B23
士蘭微 SC59E23 是一款應(yīng)用于移動(dòng)電源的控制芯片，可以實(shí)現(xiàn) 4 路 USB 端口（最多兩個(gè) USB-C 口）的快充協(xié)議解析，兼容 USB PD3.0、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、BC1.2、Apple 等快充協(xié)議，為 2 路 H 橋提供 8 個(gè) PWM 邏輯控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)雙路、雙向、升降壓開(kāi)關(guān)電路轉(zhuǎn)換。
通俗一點(diǎn)說(shuō)，這是一顆集成協(xié)議和數(shù)字電源控制器，內(nèi)置了 USB PD 協(xié)議的移動(dòng)電源升降壓芯片，可實(shí)現(xiàn)快充移動(dòng)電源更高集成度，有助于體積輕薄化。除此之外，士蘭微還發(fā)布了與 SC59E23 搭配的驅(qū)動(dòng)器 SD59B23，前者負(fù)責(zé)電源和協(xié)議握手，后者負(fù)責(zé)外部 MOS 驅(qū)動(dòng)。兩顆芯片分工合作，有助于將熱量從主控芯片外移；加上與不同 MOS 的搭配，可實(shí)現(xiàn) 30W-100W 的寬功率輸出組合。
2、士蘭微 SC59E21+SD59F21
士蘭微 SC59E21+SD59F21 快充解決方案采用 5 × 5 QFN/6 × 6 QFN 封裝，外置功率開(kāi)關(guān) MOS 和負(fù)載開(kāi)關(guān) MOS，支持 18-60W 功率。支持 ABC、AAC 等 3 口應(yīng)用，任意一口插入都是快充，并支持 PD3.0、QC3.0、SCP、FCP、Apple、AFC、SFCP 等多種快充協(xié)議。
該方案支持升壓和升降壓兩種快充，可配置成半橋或全橋，方案采用了更少的 BOM，半橋外置 1 顆 MOS，H 橋外置 3 顆 MOS，大大降低了成本。值得一提的是，芯片內(nèi)置士蘭微專(zhuān)利算法的數(shù)字電源處理器，可以實(shí)現(xiàn) 3-20V 寬范圍的輸出。不同于傳統(tǒng)方案，士蘭微電子的快充方案可以個(gè)性化定制，內(nèi)置 MCU，支持二次開(kāi)發(fā)。
八、TI 德州儀器
德州儀器 ( TI ) 是一家全球性半導(dǎo)體設(shè)計(jì)制造公司，致力于模擬 IC 及嵌入式處理器開(kāi)發(fā)。擁有全球頂尖人才，銳意創(chuàng)新，引領(lǐng)技術(shù)前沿。TI BQ25703A 和 BQ25713 均為外置 MOS，4 × 4 WQFN32 封裝防止，支持最大 100W 輸出。
1、TI BQ25703A
TI BQ25703A 可在 3.5-24V 輸入范圍內(nèi)為 1-4 節(jié)電池充電，支持 USB2.0/3.0/3.1/PD 的輸入電流設(shè)置，無(wú)縫切換升壓和降壓操作，輸入電壓電流管理避免輸入超載。
TI BQ25703 具備輸入 / 系統(tǒng) / 電池組過(guò)壓保護(hù)，MOS 和電感過(guò)電流保護(hù)，以及過(guò)熱關(guān)斷。低電池靜態(tài)電流，輸入電流優(yōu)化以獲取最大輸入功率，可對(duì)任包括鋰離子、磷酸鐵鋰、鎳鎘、鎳氫、鉛酸等電池充電。
2、TI BQ25713
TI BQ25713 可為空間受限的 1 至 4 節(jié)電池充電 應(yīng)用提供所含元件數(shù)較少的高效解決方案。通過(guò) NVDC 配置，可將系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在電池電壓水平。
TI BQ25713 可通過(guò) USB 適配器、高電壓 USB PD 源和傳統(tǒng)適配器等各種輸入源為電池充電。在加電期間，充電器基于輸入源和電池狀況，將轉(zhuǎn)換器設(shè)置為降壓、升壓或降壓 / 升壓配置。充電器自動(dòng)在降壓、升壓、降壓 / 升壓配置間轉(zhuǎn)換，無(wú)需主機(jī)控制。
總結(jié)
隨著 USB PD 快充在筆記本領(lǐng)域的普及，市場(chǎng)對(duì)大功率移動(dòng)電源的需求激增。而作為大功率移動(dòng)電源必備的升降壓芯片來(lái)說(shuō)，也呈現(xiàn)出百花齊放的局面，產(chǎn)品類(lèi)目豐富，性能各異，可滿足不同廠商的選型需求。
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