国产电荷泵快充芯片大批量出货!

2021-06-25 14:16:34 5点赞 5收藏 2评论

最近有两部手机特别吸引我,分别是小米 11青春版和联想拯救者电竞手机2 Pro。你可能要问了,这俩虽然颇具特色,但也有不少争议,为啥吸引你呢?

小米11青春版在保持大电池和33W快充的同时极其轻薄,联想拯救者电竞手机2 Pro则是45W+45W=90W快充,这些异于主流手机的地方让我觉得很有意思。

如果你看过它们的拆解,那么你还会知道这两部手机都采用了南芯SC8551电荷泵快充芯片。

值得一提的是,这标志着国产电荷泵快充芯片得到全球一线手机品牌认可,并且大批量出货,对快充普及具有深远意义。

国产电荷泵快充芯片大批量出货!

图片来自集微网

早在2019年充电头网曾报道,南芯SC8551是国内首款高压电荷泵快充IC,兼容电荷泵快充和低压直充功能,效率高达98%,非常适合应用在手机大功率充电方案中。不知不觉间,这颗芯片已经出现在量产机型上,下面一起来聊聊国产电荷泵快充芯片。

SC8551是南芯针对手机快充市场推出的电荷泵快充IC。作为国内首款大批量出货的高压电荷泵快充IC,SC8551还开创实现了高压快充和低压直充双模式充电功能。SC8551采用56Pin的CSP封装,芯片尺寸为3.32mm*3.35mm。在充电过程中,SC8551作为主从充电架构中的从充电IC,在手机进入快充阶段后开始工作,其主要特点如下:

1、双模式:具有电荷泵2:1降压充电和bypass充电两种模式

2、效率高:在6A以上充电电流条件下相较于同类产品效率提高0.4%

3、完善的保护机制:26重保护确保充电安全可靠

为什么是电荷泵?

在快充发展史上,目前的“终极答案”是电荷泵,为什么这么说?

众所周知, 快充有两种不同的技术路线,分别是高压小电流快充和低压大电流快充。那么高压和大电流能不能共存呢?

可以,就看电荷泵,这是一种无电感式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(2:1 charge pump))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,由于电荷泵可以天然实现输入电流是输出电流一半的效果,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。

可见,电荷泵快充可以完美化解高压和大电流之间的矛盾,突破手机快充的极限。

代表机型介绍

电荷泵快充已经应用在很多设备上,手机品牌发布会上还会当作主要充电卖点。由于国产手机品牌的强势,华为、小米、OPPO、vivo、魅族、荣耀等厂商都早已将电荷泵技术应用在手机上了,方案也非常成熟。

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华为20W快充充电器的支持5V/2A、9V2A两个电压档位,还增加了10V/2A的输出,这也是华为当时最新的电荷泵技术,其主要特点在于性能优异且成本低。

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为了兼容80W无线充电,小米11Pro这套方案内部采用了前后两级电荷泵,前级电荷泵是小米定制的6:2电荷泵,与定制的无线充电接收芯片协同工作,将30V输入的无线充电电压降压到10V。后级电荷泵与有线充电共用,是常见的2:1电荷泵,最终实现30V to 10V to 5V的6:1降压。

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OPPO是少数在放电和充电均使用电荷泵技术的厂商。在放电阶段采用电荷泵技术,在电芯放电过程中采用了独立电荷泵芯片,利用电荷泵给双电芯电压分压减半,分压后为手机提供合适的供电电压。

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vivo旗下iQOO的120W FlashCharge超快闪充供电端使用了20V6A充电器,进入手机后分为双路20V3A再各自使用一颗电荷泵分压输出10V6A,最后合并成10V12A对两串电芯进行高压直充。

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魅族17全系支持30W Super mCharge电荷泵超充,半个小时就可以充入56%电量。用户无需担心低电量,插上半小时即可恢复大部分电量,达到主流快充水准。

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新鲜出炉的荣耀50 Pro采用突破性的单电芯双回路多极耳电池制作技术,可承载的电流更大,单电芯相比起多电芯方案能量密度更高,无需考虑一致性问题。创新性的4:1电荷泵快充方案,打造出惊人的单电芯100W快充方案,25分钟即可充满100%。荣耀50同样采用单电芯双回路多极耳电池,快充功率为66W,100%充满耗时45分钟。

国产电荷泵快充芯片崛起

众所周知,近年来芯片问题被顶在风口浪尖。在经历了种种之后,大众恍然惊醒,原来我们在芯片上被“卡脖子”,还卡得这么狠。

但在电源芯片领域,我们未必没有一战之力。多的就不说了,就以电荷泵快充芯片为例,虽然大家最初也是用着国外大厂的产品,但以南芯、伏达为代表的国产企业也相继推出不俗产品,并且快速商用。

国产电荷泵快充芯片大批量出货!

比如我们前面提到的SC8551,便是出自业界知名的南芯半导体。技术细节方面,南芯SC8551在电荷泵快充模式下的最大充电电流达到8A,在低压直充模式下的电流达到6A。另外,南芯SC8551内部集成了26重不同的保护机制,以确保充电过程安全可靠。

包括上面提到的小米11青春版和联想拯救者电竞手机2 Pro,南芯SC8551将会应用在更多机型上,迎来大批量出货!

这里要插一句,我们发现部分大功率机型中设计了多颗SC8551,这也意味着这款芯片支持“叠加”。某种意义上,30W甚至是个“单位”,单颗电荷泵芯片可以做到30W,如果是两颗就可以达到60W。大功率电荷泵芯片单颗便可以做到60W,这样两颗就可以达到120W,这也是目前量产大功率手机最大都是120W快充的原因。

30W快充普及!

对于电荷泵快充来说,30W是个绕不开的命题,尤其是国产电荷泵快充芯片大批量出货的当下。从18W到30W,从安卓到苹果, 可能有数亿台机型将借此机会“升级”,下面咱们来细细剖析一下。

快充演变

一般来说,18W可以当作判断快充的节点,超过18W便可以称为快充,低于18W连厂商都不好意思宣传。

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但在快充演变之初,连18W都是Micro USB接口,当时的USB-C接口还是稀罕事儿。

国产电荷泵快充芯片大批量出货!

图片来源新浪科技

到了2015年4月,乐视超级手机1发布,这是首款采用USB Type C数据接口的智能手机,正反都可以插。其他厂商迅速跟进,USB-C开始成为中高端机型的标配。不过此时“充电军备竞赛”还没有进入白热化,大家普遍还在18W的水准。

转眼之间,五年时间过去,充电速度成为发布会上的绝对卖点。充电头网之前的文章「26款骁龙888手机快充性能横向对比,差距竟然这么大」中,安卓手机中最高已经飙到120W,令人匪夷所思。当然了,排在最后的几款也还在30W前后徘徊。

30W在两大阵营中命运不同

不过在安卓和苹果这两大阵营中,30W这个坎代表着不同的意义。通过充电头网观察发现,目前千元机逐步普及USB-C接口,并且部分品牌将电荷泵作为标配,可见千元机也将进入30W快充时代。

可以说,随着电荷泵技术的普及,以往只用在中高端机型的30W快充开始下放,逐渐取代之前万年“18W”的地位。

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苹果这边则是另一番景象,毕竟当下iPhone 12全系仅支持20W PD快充,电荷泵更是遥遥无期。

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不过之前有业内人士爆料称,iPhone 13系列电池将会暴涨,超大杯接近4500mAh。

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如果爆料成真,那么用上大电池的苹果肯定会升级充电速度,毕竟半小时充满60%的宣传速度不能变。那么苹果的20W下一步很有可能会升级到30W,到了这一步,安卓阵营众多品牌也会跟进。

相比苹果的保守,安卓手机在快充方面更加重视,早早导入了电荷泵快充,并且累计出货量已经过亿台,电荷泵技术也得到了市场论证。

庞大的30W快充市场即将形成

根据权威市调机构IDC发布的最新数据显示,2020年全球智能手机出货量达12.9亿部。其中三星和苹果分列第一第二,剩下便是中国军团。

国产电荷泵快充芯片大批量出货!

众所周知,高端手机市场目前被苹果、华为、三星占据,其他厂商虽然在努力冲击高端,但出货量方面还是以中低端机型为主。我们同样知道,安卓的大功率快充目前还是主要应用在旗舰机型上,尤其是60W以上这样的段位。而三星和苹果在充电方面比较保守,比如三星最新旗舰甚至还在25W级别。

所以,我们可以简单判断,整个市场60%以上的机型快充功率不超过30W(夸张一点说80%也不为过)。

那么机会就来了,一旦苹果升级到30W级别,其他厂商自然会跟进,而且还是让中低端机型跟进,这个数量级可以想象。以OPPO系机型为例,其实人家早就在普及中低端上的30W了。所以说30W替代“万年18W”的浪潮即将来临。

我们也知道中低端机型对成本最为看重,即使要上30W,也会选择价格相对合适的产品。此时,国产快充芯片物美价廉的特性就被充分体现,厂商也会因为种种原因选择国产快充芯片。

总的来说,国产电荷泵快充芯片大批量出货有利于推动千元机步入30W快充时代,而千元机的升级也可以帮助国产芯片厂商在大规模生产中壮大自身,双方互惠互利,良好循环就此产生!

近期,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》,根据UFCS快充规范内容显示,该标准采用连续调节模式,输出电压分为5V、10V、20V、30V四个可编程的档位,也在充电标准上为手机电荷泵快充普及奠定了基础。

充电头网总结

关于手机产业链,虽然国外企业在部分领域占据优势,但国产厂商也正在奋起直追,并有了一定成果。而且手机厂商中,不管是华为小米,还是OPPO、vivo,他们都有意识地在扶持国产。

快充经过多年发展,苹果三星的快充势必前进,中国军团也要将中低端机型的快充提起来,30W终究要替代“万年18W”,此时国产电荷泵快充芯片大批量出货恰逢其时。在这样的市场机遇中,希望国产厂商可以抓住机会,努力成长,在全球竞争对手面前展示中国电源行业的实力。

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