前言

自 2019 年南芯推出压电荷泵 IC——SC8551之后，南芯乘胜追击，推出集成多种快充协议的SC854x系列、超高压4:2电荷泵快充SC8571、以及各种不同拓扑架构的电荷泵产品，奠定了南芯在国产电荷泵IC领域的领先地位，一跃成为电荷泵领域的佼佼者。

 

近期，南芯再推出兼容 UFCS（融合快充标准）的单芯片 40W 高压电荷泵充电产品——SC8546，必将再次处于国产同类产品的领先地位。

 

关于电荷泵

电荷泵是一种无电感式 DC-DC 转换器，利用电容作为储能元件来进行电压电流的变换，半压电荷泵可以实现输出电压减半、输出电流加倍，同时转换效率可以达到 97%以上，远高于普通的充电 IC，从而很好地解决了高压快充时充电 IC 发热的问题。此外，由于电荷泵可以实现输入电流是输出电流的一半，所以相对于低压直充方案，线材和接口的成本可以大大降低。

 

关于 UFCS

如果你拥有多个品牌的产品，就会发现，你同时也拥有了一大堆不同的充电器，各不相容，“一个钥匙只能开一个锁”的情况繁杂又无奈。

（ 原图来自充电头网）

 

其实，快充产业长期存在协议不兼容的问题，尤其在各大手机品牌之间，快充协议众多，互不兼容，不同品牌的手机和充电器之间往往只能实现基本的小功率充电。这不仅严重影响了用户快充使用体验，造成资源浪费；也大大增加了产业链上下游研发风险与成本。

 

2021 年 5 月，电信终端产业协会发布融合快充标准《移动终端融合快速充电技术规范》。该规范重在解决互配快充不兼容的问题，促进厂商快充技术在行业内现有终端的互通使用，同时指导和规范设备制造商的产品研发和生产，为终端使用者创造快速、安全、兼容的充电使用环境。同年 12 月 24 日，广东省终端快充行业协会成立，推出融合快速充电技术规范 UFCS，全称 Universal Fast Charging Specification，由绿色能源工作组主导，信通院、华为、OPPO、vivo、小米牵头，并得到包括荣耀、南芯在内的多个终端厂家和芯片厂家的鼎力支持。

(图片来自网络)

 

UFCS 快充规范采用连续调节模式，输出电压分为 5V、10V、20V、30V 四个可编程的档位（类似 PD3.0 的 PPS Programmable Power Supply 调压），其中 5V 电压档位的可编程电压范围是 3.4V-5.5V、10V 电压档位的可编程电压范围是 5.5V-12V、20V 电压档位的可编程电压范围是 12V-21V、30V 电压电压的可编程电压范围是 21V-36V。定义的最大输出功率能到达 200W 以上。

 

UFCS 快充规范旨在改变“基于 DP/DM 的”充电协议互不兼容的局面，并成为快充行业通用的快充标准，实现快充市场大一统。

 

SC8546介绍

国内首款兼容UFCS快充规范的40W高压电荷泵充电产品--SC8546.

（典型应用框图）

(图片来自南芯实验室)

 

SC8546是南芯针对手机快充市场最新推出的电荷泵快充IC，采用36pin的CSP封装。其主要特点如下:

-业界领先峰值充电效率

-双 模 式

-兼容UFCS快充规范

-16重安全保护

-兼容1.2V/1.8V GPIO

-快速的短路保护

 

 

业界领先峰值充电效率

凭借优异的设计能力，SC8546实现了业界领先的98.33%峰值效率，在单颗输出6A的大功率负载条件下依然保持超过97%的效率指标。

（SC8546工作在电荷泵模式下的效率曲线）

 

（SC8546工作在bypass模式下的效率曲线）

(图片来自南芯实验室)

 

 

下图为 SC8546 工作在不同模式下的温升示意图。

(a)为 2:1 电荷泵模式下 8A 充电电流时的温升示意图。从图中可以看出，芯片表面的温升大约为 55.8-25=30.8℃(环境温度约为25℃)。

(a)2:1 电荷泵模式  VBAT=4.4V,IBAT=8A 

 

(b)为 1:1 直充模式下 6A 充电电流时的温升示意图，芯片表面的温升大约为 46.1-25=21.1℃。

(b)1:1 电荷泵模式  VBAT=4.4V,IBAT=6A

(图片来自南芯实验室)

 

 

-双 模 式

SC8546 支持 2:1 电荷泵模式和 1:1 直充模式，完美兼容 10V 适配器和 5V 适配器。

 

-兼容 UFCS 快充规范

在集成多种快充协议的基础上，兼容了 UFCS 快充规范，解决目前市面上快充标准复杂多变、互不兼容的问题，同时也对提升用户的使用体验，节能环保起到积极的推动作用。

 

-16 重安全保护

SC8546 内部集成多达 16 重安全防护措施和 7 路 12-bit ADC，为用户的充电安全保驾护航。

（SC8546 内部集成 16 保护和 7 路 ADC）

(图片来自南芯实验室)

 

-兼容 1.2V/1.8V GPIO

为适配未来手机处理器的 GPIO 朝着更低电压发展的方向，SC8546 率先兼容 1.2V/1.8V 两种 GPIO 电压等级，使得客户可以从容应对处理器的更新迭代。

 

-快速的短路保护

独特的输入输出电压压差检测保护，实现百 ns 级别的快速响应时间，轻松应对输入电容短路/飞电容短路/输出电容短路等各种异常场景。

 

 

小结

随着UFCS、USB PD 及DPDM快充技术的快速发展，快充技术早已进入到大众生活中，多口快充已成为引领快充技术的风向标。南芯作为终端快充协会首批高级会员，也是融合快充生态的积极推动者。目前，南芯已为融合快充生态开发了手机超级快充电荷泵芯片、充电器快充协议芯片等。

 

关于南芯

上海南芯半导体科技股份有限公司，是国内领先的模拟和嵌入式芯片设计企业之一，专注于电源及电池管理领域，拥有Charge pump、DC/DC、AC/DC、有线充电、无线充电、快充协议、锂电保护等多条产品线。公司在基于自主研发的升降压充电、电荷泵和GaN直驱等核心技术上推出多款明星产品，得到业内广泛认可。

 

南芯能够提供从AC到电池的端到端有线、无线完整快充解决方案，产品覆盖10W到200W整个功率等级范围。公司电荷泵系列快充产品打破国外垄断，已进入多家知名手机、平板电脑和笔记本电脑品牌，并完成直接供应商体系认证；DC/DC、有线充电、无线充电以及嵌入式协议类产品在消费、泛工业等市场被广泛采用；多款产品通过AEC-Q100车规质量认证并在不同车型中实现前装量产，目前公司能够提供完整的车载无线、有线充电方案。

 

南芯拥有强大的研发团队、独立的品质管控团队、以及贴近客户的销售和支持团队，为高质量的产品开发设计保驾护航。同时，南芯受到上下游产业链与资本的广泛认可与支持，获得上海集成电路产业基金、中芯聚源、红杉资本、OPPO、小米、vivo等的资本加持，助力公司驶向发展快车道。

 

南芯秉承“时间优先，性能优先”的产品理念，坚持“开拓进取，不断创新”的公司文化，为客户提供高性能、高品质与高经济效益的系统解决方案，致力于成为全球领先的模拟与嵌入式芯片企业。

 

南芯，为效率而生。