圖片來(lái)自集微網(wǎng)
早在2019年充電頭網(wǎng)曾報(bào)道，南芯SC8551是國(guó)內(nèi)首款高壓電荷泵快充IC，兼容電荷泵快充和低壓直充功能，效率高達(dá)98%，非常適合應(yīng)用在手機(jī)大功率充電方案中。不知不覺(jué)間，這顆芯片已經(jīng)出現(xiàn)在量產(chǎn)機(jī)型上，下面一起來(lái)聊聊國(guó)產(chǎn)電荷泵快充芯片。
SC8551是南芯針對(duì)手機(jī)快充市場(chǎng)推出的電荷泵快充IC。作為國(guó)內(nèi)首款大批量出貨的高壓電荷泵快充IC，SC8551還開(kāi)創(chuàng)實(shí)現(xiàn)了高壓快充和低壓直充雙模式充電功能。SC8551采用56Pin的CSP封裝，芯片尺寸為3.32mm*3.35mm。在充電過(guò)程中，SC8551作為主從充電架構(gòu)中的從充電IC，在手機(jī)進(jìn)入快充階段后開(kāi)始工作，其主要特點(diǎn)如下：
1、雙模式：具有電荷泵2:1降壓充電和bypass充電兩種模式
2、效率高：在6A以上充電電流條件下相較于同類產(chǎn)品效率提高0.4%
3、完善的保護(hù)機(jī)制：26重保護(hù)確保充電安全可靠
為什么是電荷泵？
在快充發(fā)展史上，目前的“終極答案”是電荷泵，為什么這么說(shuō)？
眾所周知， 快充有兩種不同的技術(shù)路線，分別是高壓小電流快充和低壓大電流快充。那么高壓和大電流能不能共存呢？
可以，就看電荷泵，這是一種無(wú)電感式DC-DC轉(zhuǎn)換器，利用電容作為儲(chǔ)能元件來(lái)進(jìn)行電壓電流的變換。
半壓電荷泵（2:1 charge pump）)可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓減半、輸出電流加倍，同時(shí)轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到97%以上，遠(yuǎn)高于普通的充電IC，從而很好地解決了高壓快充時(shí)充電IC發(fā)熱的問(wèn)題。
此外，由于電荷泵可以天然實(shí)現(xiàn)輸入電流是輸出電流一半的效果，所以相對(duì)于低壓直充方案，線材和接口的成本可以大大降低。
可見(jiàn)，電荷泵快充可以完美化解高壓和大電流之間的矛盾，突破手機(jī)快充的極限。
代表機(jī)型介紹
電荷泵快充已經(jīng)應(yīng)用在很多設(shè)備上，手機(jī)品牌發(fā)布會(huì)上還會(huì)當(dāng)作主要充電賣點(diǎn)。由于國(guó)產(chǎn)手機(jī)品牌的強(qiáng)勢(shì)，華為、小米、OPPO、vivo、魅族、榮耀等廠商都早已將電荷泵技術(shù)應(yīng)用在手機(jī)上了，方案也非常成熟。
華為20W快充充電器的支持5V/2A、9V2A兩個(gè)電壓檔位，還增加了10V/2A的輸出，這也是華為當(dāng)時(shí)最新的電荷泵技術(shù)，其主要特點(diǎn)在于性能優(yōu)異且成本低。
為了兼容80W無(wú)線充電，小米11Pro這套方案內(nèi)部采用了前后兩級(jí)電荷泵，前級(jí)電荷泵是小米定制的6：2電荷泵，與定制的無(wú)線充電接收芯片協(xié)同工作，將30V輸入的無(wú)線充電電壓降壓到10V。后級(jí)電荷泵與有線充電共用，是常見(jiàn)的2：1電荷泵，最終實(shí)現(xiàn)30V to 10V to 5V的6：1降壓。
OPPO是少數(shù)在放電和充電均使用電荷泵技術(shù)的廠商。在放電階段采用電荷泵技術(shù)，在電芯放電過(guò)程中采用了獨(dú)立電荷泵芯片，利用電荷泵給雙電芯電壓分壓減半，分壓后為手機(jī)提供合適的供電電壓。
vivo旗下iQOO的120W FlashCharge超快閃充供電端使用了20V6A充電器，進(jìn)入手機(jī)后分為雙路20V3A再各自使用一顆電荷泵分壓輸出10V6A，最后合并成10V12A對(duì)兩串電芯進(jìn)行高壓直充。
魅族17全系支持30W Super mCharge電荷泵超充，半個(gè)小時(shí)就可以充入56%電量。用戶無(wú)需擔(dān)心低電量，插上半小時(shí)即可恢復(fù)大部分電量，達(dá)到主流快充水準(zhǔn)。
新鮮出爐的榮耀50 Pro采用突破性的單電芯雙回路多極耳電池制作技術(shù)，可承載的電流更大，單電芯相比起多電芯方案能量密度更高，無(wú)需考慮一致性問(wèn)題。創(chuàng)新性的4：1電荷泵快充方案，打造出驚人的單電芯100W快充方案，25分鐘即可充滿100%。榮耀50同樣采用單電芯雙回路多極耳電池，快充功率為66W，100%充滿耗時(shí)45分鐘。
國(guó)產(chǎn)電荷泵快充芯片崛起
眾所周知，近年來(lái)芯片問(wèn)題被頂在風(fēng)口浪尖。在經(jīng)歷了種種之后，大眾恍然驚醒，原來(lái)我們?cè)谛酒媳弧翱ú弊印保€卡得這么狠。
但在電源芯片領(lǐng)域，我們未必沒(méi)有一戰(zhàn)之力。多的就不說(shuō)了，就以電荷泵快充芯片為例，雖然大家最初也是用著國(guó)外大廠的產(chǎn)品，但以南芯、伏達(dá)為代表的國(guó)產(chǎn)企業(yè)也相繼推出不俗產(chǎn)品，并且快速商用。
比如我們前面提到的SC8551，便是出自業(yè)界知名的南芯半導(dǎo)體。技術(shù)細(xì)節(jié)方面，南芯SC8551在電荷泵快充模式下的最大充電電流達(dá)到8A，在低壓直充模式下的電流達(dá)到6A。另外，南芯SC8551內(nèi)部集成了26重不同的保護(hù)機(jī)制，以確保充電過(guò)程安全可靠。
包括上面提到的小米11青春版和聯(lián)想拯救者電競(jìng)手機(jī)2 Pro，南芯SC8551將會(huì)應(yīng)用在更多機(jī)型上，迎來(lái)大批量出貨！
這里要插一句，我們發(fā)現(xiàn)部分大功率機(jī)型中設(shè)計(jì)了多顆SC8551，這也意味著這款芯片支持“疊加”。某種意義上，30W甚至是個(gè)“單位”，單顆電荷泵芯片可以做到30W，如果是兩顆就可以達(dá)到60W。大功率電荷泵芯片單顆便可以做到60W，這樣兩顆就可以達(dá)到120W，這也是目前量產(chǎn)大功率手機(jī)最大都是120W快充的原因。
30W快充普及！
對(duì)于電荷泵快充來(lái)說(shuō)，30W是個(gè)繞不開(kāi)的命題，尤其是國(guó)產(chǎn)電荷泵快充芯片大批量出貨的當(dāng)下。從18W到30W，從安卓到蘋(píng)果， 可能有數(shù)億臺(tái)機(jī)型將借此機(jī)會(huì)“升級(jí)”，下面咱們來(lái)細(xì)細(xì)剖析一下。
快充演變
一般來(lái)說(shuō)，18W可以當(dāng)作判斷快充的節(jié)點(diǎn)，超過(guò)18W便可以稱為快充，低于18W連廠商都不好意思宣傳。
但在快充演變之初，連18W都是Micro USB接口，當(dāng)時(shí)的USB-C接口還是稀罕事兒。
圖片來(lái)源新浪科技
到了2015年4月，樂(lè)視超級(jí)手機(jī)1發(fā)布，這是首款采用USB Type C數(shù)據(jù)接口的智能手機(jī)，正反都可以插。其他廠商迅速跟進(jìn)，USB-C開(kāi)始成為中高端機(jī)型的標(biāo)配。不過(guò)此時(shí)“充電軍備競(jìng)賽”還沒(méi)有進(jìn)入白熱化，大家普遍還在18W的水準(zhǔn)。
轉(zhuǎn)眼之間，五年時(shí)間過(guò)去，充電速度成為發(fā)布會(huì)上的絕對(duì)賣點(diǎn)。充電頭網(wǎng)之前的文章「26款驍龍888手機(jī)快充性能橫向?qū)Ρ龋罹嗑谷贿@么大」中，安卓手機(jī)中最高已經(jīng)飆到120W，令人匪夷所思。當(dāng)然了，排在最后的幾款也還在30W前后徘徊。
30W在兩大陣營(yíng)中命運(yùn)不同
不過(guò)在安卓和蘋(píng)果這兩大陣營(yíng)中，30W這個(gè)坎代表著不同的意義。通過(guò)充電頭網(wǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，目前千元機(jī)逐步普及USB-C接口，并且部分品牌將電荷泵作為標(biāo)配，可見(jiàn)千元機(jī)也將進(jìn)入30W快充時(shí)代。
可以說(shuō)，隨著電荷泵技術(shù)的普及，以往只用在中高端機(jī)型的30W快充開(kāi)始下放，逐漸取代之前萬(wàn)年“18W”的地位。
蘋(píng)果這邊則是另一番景象，畢竟當(dāng)下iPhone 12全系僅支持20W PD快充，電荷泵更是遙遙無(wú)期。
不過(guò)之前有業(yè)內(nèi)人士爆料稱，iPhone 13系列電池將會(huì)暴漲，超大杯接近4500mAh。
如果爆料成真，那么用上大電池的蘋(píng)果肯定會(huì)升級(jí)充電速度，畢竟半小時(shí)充滿60%的宣傳速度不能變。那么蘋(píng)果的20W下一步很有可能會(huì)升級(jí)到30W，到了這一步，安卓陣營(yíng)眾多品牌也會(huì)跟進(jìn)。
相比蘋(píng)果的保守，安卓手機(jī)在快充方面更加重視，早早導(dǎo)入了電荷泵快充，并且累計(jì)出貨量已經(jīng)過(guò)億臺(tái)，電荷泵技術(shù)也得到了市場(chǎng)論證。
龐大的30W快充市場(chǎng)即將形成
根據(jù)權(quán)威市調(diào)機(jī)構(gòu)IDC發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，2020年全球智能手機(jī)出貨量達(dá)12.9億部。其中三星和蘋(píng)果分列第一第二，剩下便是中國(guó)軍團(tuán)。
眾所周知，高端手機(jī)市場(chǎng)目前被蘋(píng)果、華為、三星占據(jù)，其他廠商雖然在努力沖擊高端，但出貨量方面還是以中低端機(jī)型為主。我們同樣知道，安卓的大功率快充目前還是主要應(yīng)用在旗艦機(jī)型上，尤其是60W以上這樣的段位。而三星和蘋(píng)果在充電方面比較保守，比如三星最新旗艦甚至還在25W級(jí)別。
所以，我們可以簡(jiǎn)單判斷，整個(gè)市場(chǎng)60%以上的機(jī)型快充功率不超過(guò)30W（夸張一點(diǎn)說(shuō)80%也不為過(guò)）。
那么機(jī)會(huì)就來(lái)了，一旦蘋(píng)果升級(jí)到30W級(jí)別，其他廠商自然會(huì)跟進(jìn)，而且還是讓中低端機(jī)型跟進(jìn)，這個(gè)數(shù)量級(jí)可以想象。以O(shè)PPO系機(jī)型為例，其實(shí)人家早就在普及中低端上的30W了。所以說(shuō)30W替代“萬(wàn)年18W”的浪潮即將來(lái)臨。
我們也知道中低端機(jī)型對(duì)成本最為看重，即使要上30W，也會(huì)選擇價(jià)格相對(duì)合適的產(chǎn)品。此時(shí)，國(guó)產(chǎn)快充芯片物美價(jià)廉的特性就被充分體現(xiàn)，廠商也會(huì)因?yàn)榉N種原因選擇國(guó)產(chǎn)快充芯片。
總的來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)電荷泵快充芯片大批量出貨有利于推動(dòng)千元機(jī)步入30W快充時(shí)代，而千元機(jī)的升級(jí)也可以幫助國(guó)產(chǎn)芯片廠商在大規(guī)模生產(chǎn)中壯大自身，雙方互惠互利，良好循環(huán)就此產(chǎn)生！
近期，電信終端產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布融合快充標(biāo)準(zhǔn)《移動(dòng)終端融合快速充電技術(shù)規(guī)范》，根據(jù)UFCS快充規(guī)范內(nèi)容顯示，該標(biāo)準(zhǔn)采用連續(xù)調(diào)節(jié)模式，輸出電壓分為5V、10V、20V、30V四個(gè)可編程的檔位，也在充電標(biāo)準(zhǔn)上為手機(jī)電荷泵快充普及奠定了基礎(chǔ)。
充電頭網(wǎng)總結(jié)
關(guān)于手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈，雖然國(guó)外企業(yè)在部分領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但國(guó)產(chǎn)廠商也正在奮起直追，并有了一定成果。而且手機(jī)廠商中，不管是華為小米，還是OPPO、vivo，他們都有意識(shí)地在扶持國(guó)產(chǎn)。
快充經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，蘋(píng)果三星的快充勢(shì)必前進(jìn)，中國(guó)軍團(tuán)也要將中低端機(jī)型的快充提起來(lái)，30W終究要替代“萬(wàn)年18W”，此時(shí)國(guó)產(chǎn)電荷泵快充芯片大批量出貨恰逢其時(shí)。在這樣的市場(chǎng)機(jī)遇中，希望國(guó)產(chǎn)廠商可以抓住機(jī)會(huì)，努力成長(zhǎng)，在全球競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手面前展示中國(guó)電源行業(yè)的實(shí)力。
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