手机大功率快充的秘诀！原来是这样实现的吗？！

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前言

众所周知，电荷泵是当前手机大功率充电的唯一解决方案。随着充电功率进一步加大，充入电芯的电流也越来越大，于是提高电芯的电压也成为一种新的选择。当业界把双串电池的方案应用于手机之后，USB口的输入电压上限就可以进一步提高到20V。

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。

真正意义的第二代电荷泵，为非传统2:1的异形架构方案，比如用在大功率无线充电前端的30V输入6:2电荷泵架构方案，以及20V输入给单电芯充电的4:1电荷泵架构方案。

电荷泵快充芯片

充电头网总结了目前已在A股上市的两家快充芯片企业的电荷泵快充芯片情况。

希荻微（股票代码：）

希荻微HL7139

HL7139是一款适用于大功率单节电池快速充电应用的双相高效开关电容器转换器，它兼容电荷泵快充和低压直充。电荷泵快充模式下，输入电压等于2倍输出电压，而输入电流则是输出电流的一半。低压直充模式下，输入输出电压、电流比都是1:1。

HL7139的双相架构能减少输入电容的需求，降低纹波电压电流。在电荷泵快充模式下，输出电压4.5V，充电电流5A，工作频率500kHz时，HL7139充电效率高达97.4%。

HL7139是希荻微电子(Halo Microelectronics)推出的高效率大电流电荷泵充电芯片，兼容电荷泵快充和低压直充功能。其在电荷泵快充模式下的最大充电电流达到7A，凭借优异的效率表现以及全方位的保护机制，使得HL7139非常适合应用在手机大功率充电方案中。

希荻微HL7139A

HL7139A是希荻微推出的一款用于单节锂离子电池和锂聚合物电池的低压快充芯片，兼容电荷泵快充和低压直充功能，其中，在电荷泵模式下最大充电电流达到8A，凭借优异的效率表现以及全方位的保护机制，成为智能手机、平板电脑和移动物联网设备等紧凑型电子设备的最佳选择。目前，HL7139A已同步出货多家知名手机厂商。

希荻微HL7138

HL7138是希荻微推出的一款双相35W电荷泵快充芯片，适合用于单节锂离子和锂聚合物电池，适合在50%的占空比运行电荷泵(CP)模式，输出电流为输入电流的两倍，减少了输入电源线的损耗，双相结构减少了输入电容要求和输入电压纹波。除了CP模式，该器件还具有旁路(BP)模式。BP模式允许VIN正向通过内部功率FET到VOUT。

HL7138支持最大11.7V的输入电压，在4.5V输出和5A电流下的效率为97.4%，支持热调节回路并具有必要的保护机制，内置12bit ADC可提供多种引脚信息以优化充电控制。

希荻微HL7137

HL7137 是用于 1 节锂离子和锂聚合物电池的低压快速直接充电器。该设备集成了双相开关电容转换器、反向阻断 MOSFET (QRB FET)，在 4.5 V 输出和 5 A 电流下，每相使用 1×22 µF 飞电容，在 fSW=1.1MHz 时效率高达 97.11%。

该设备具有 OVP 保护功能，带有外部 FET，可减少应用中的总 BOM。2:1 CP 模式允许输出电压 VOUT 约为输入电压 VIN 的一半，输出电流为输入电流的两倍。 该设备通过 QRB FET 提供 CC（恒定电流）和 CV（恒定电压）调节，支持热调节环路，以防 CV/CC 环路导致器件在 2:1 CP 模式下调节期间过热，并具有必要的保护机制，内置12bit ADC可提供多种引脚信息以优化充电控制。

希荻微HL7136

HL7136是一款支持UFCS的低压快充芯片，适用于单节锂离子电池和锂聚合物电池。该芯片集成了一个双相开关电容转换器和反向阻断MOSFET(QRB FET)，当外接电容每相2×22µF,VOUT=4.5V@5A的效率是97.4%。

HL7136采用开关电容转换器架构和集成FET，使其适合在50%的占空比运行电荷泵(CP)模式。CP模式允许输出电压(VOUT)约为输入电压(VIN)的一半，输出电流(IOUT)为输入电流(IIN)的两倍，该模式可有效降低输入电源在充电线上的损耗，并控制了手机充电应用中的温升。双相结构减少了输入电容要求和输入电压纹波。

HL7136除了电荷泵(CP)模式，还具有旁路(BP)模式。在BP模式下，允许输入电压(VIN)正向通过内部功率FET到输出电压(VOUT)，无需进行任何转换过程。该模式为输入电压(VIN)提供了一个直通路径，可满足不需要电压转换的特定应用。

HL7136通过控制QRB FET提供CC(恒定电流)和CV(恒定电压)调节，以保证安全充电。CC调节是通过输入电流检测或电池电流检测的闭环控制，CV调节是通过电池电压检测的闭环来控制。此外，HL7136还支持热调节回路，以防CC/CV调节导致器件过热的问题。

HL7136配备了所有必要的保护措施，以确保安全运行。此外，HL7136还具有12位ADC，可向系统提供VIN, IIN, VOUT, VBAT, IBAT, VTS, TDIE信息，以优化充电控制。

希荻微HL7132

HL7132是一款采用开关电容转换器架构和集成FET的低压(2:1)快速直充芯片，适用于1节锂离子和锂聚合物电池，适合在50%的占空比运行电荷泵(CP)模式。它集成了一个双相开关电容转换器和反向阻断MOSFET(QRB FET)。HL7132在4.5V/5A输出，1×22μF时，效率可达97.11%。HL7132D还支持热调节回路并具有必要的保护功能，内置10bit ADC可提供多种引脚信息以优化充电控制。

希荻微HL7132D

HL7132D是一款采用开关电容转换器架构和集成FET的低压(2:1)快速直充芯，跟HL7132相比，HL7132D支持1:2反向升压模式，可将较低的输入电压转换成较高的输出电压，比例为1:2。

HL7132D适用于单节锂离子电池和锂聚合物电池。它集成了一个双相开关电容转换器和反向阻断MOSFET(QRB FET)，适合在50%的占空比运行电荷泵(CP)模式。HL7132D在4.5V/5A输出，1×22μF时，效率可达97.11%。 HL7132D还支持热调节回路并具有必要的保护功能，内置10bit ADC可提供多种引脚信息以优化充电控制。

希荻微HL7130

HL7130是希荻微推出的一款双相40W电荷泵快充芯片，集成了双相开关电容变换器和反向阻断MOSFET(QRB FET)，在8V输入，4V/6A输出时具有96.5%的效率。 开关电容转换器架构和器件中的集成FET经过优化，使得器件适合在50%的占空比运行电荷泵(CP)模式。

HL7130支持20V输入耐压，支持3V至12V 工作输入电压，可控制外部NFET提供CC(恒定电流)和CV(恒定电压)调节，内置多种保护机制，内置10bit ADC可提供多种引脚信息以优化充电控制。

希荻微HL7227

HL7227是希荻微推出的一款双相60W高压电荷泵转换芯片，最大输出功率为10V/5A，效率高达98%，支持BP和CP模式，可自动切换到前进方向，开关模式阈值可配置，支持主从操作，在CP_FWD下将最大驱动能力从5A扩展到10A。

南芯科技（股票代码：）

南芯SC8551A

SC8551A是南芯推出的一款高压电荷泵充电 IC，充电电流最大支持8A，支持2:1电荷泵模式和1:1直充模式，效率最高达97%，开关盖结构和集成的 FET 经过优化，可实现 50%的占空比，使电缆电流为传输到电池的电流的一半，减少了充电电缆的损耗，并限制了应用中的温升。SC8551A集成了多种保护机制，采用 56pin CSP 2.995mm X 3.255mm 封装。

南芯SC8549

SC8549是一款采用开关电容架构的高效电池充电解决方案。 开关电容结构和集成FET经过优化，可实现50%的占空比，确保充电线电流为传递给电池的电流的一半，减少充电线的损耗，并限制应用程序中的温升。 SC8549采用36pin CSP 2.62mm X 2.62mm封装 。

南芯SC8546

SC8546是南芯推出的一款单芯片 40W，支持UFCS融合快充标准的高压电荷泵充电 IC，也是国内首款兼容 UFCS 快充规范的 40W 高压电荷泵充电产品

SC8546采用 36pin 的 CSP 封装，在集成多种快充协议的基础上，兼容了UFCS快充规范，并实现了业界领先的 98.33% 峰值效率。

上图为SC8546的典型应用框图，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。不仅如此，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。

南芯SC8541

SC8541是南芯推出的一款适用于大功率单节电池快速充电应用的高压电荷泵充电 IC，支持2:1电荷泵模式和1:1直充模式，充电电流最大支持 8A，效率高达 97%。开关电容结构和集成的 FET 经过优化，可实现 50%的占空比，使电缆电流为传递给电池的电流的一半，减少了充电电缆的损耗，并限制了应用中的温度上升。 SC8541 采用 56pin CSP 2.68mm X 2.68mm 封装。

南芯SC8510

SC8510 是一款采用开关电容架构的充电 IC，其效率最高可达 99.5%，正向 2:1 转换时电池放电电流可达 10A，反向1:2 转换时电池充电电流可达到 4A 时电池充电。 开关电容结构和集成的 FET 经过优化，可实现 50%的占空比。

SC8510 支持设计者通过以下两种方式将当前的 1S 系统迁移到 2S 电池配置。 作为变换器，SC8510 作为分压器，可插在主 buck-boost 充电器 VSYS 输出和其他工作在 1s 等效电压下的负载之间。 SC8510 作为变换器与充电器的集成，可插入 2S 电池+电池组与主降压充电器 VBAT 输出之间，帮助设计者保留 1S 电池系统的下游功率架构。 SC8510 还集成了负载开关功能，用于切断系统电源。 可配置为复位和运输模式功能。

SC8510 采用 42pin CSP 2.5mm X 2.9mm封装。同时充电头网了解到，iQOO neo9 Pro等系列手机上采用的就是这款芯片。

南芯SC8562

SC8562 是一款高效率的 5V/12A 开关电容充电器。 内置 17个低 RDSON 的 MOSFET 和外部的飞电容，可配置为六种不 同 的 工 作 模式 ： 正 向 4:1/2:1/1:1 充 电 器 模 式 和反 向1:4/1:2/1:1 转换器模式。 开关电容的结构和集成的 FET 经过优化，可实现在 50%的占空比工作条件下，使电缆电流为传输到电池的电流的四分之一，减少了充电电缆的损耗，并限制降低了应用中的温升。 SC8562 采用 132pin CSP4.885mm X 4.485mm 封装。

南芯SC8571

目前手机界能做到的最大功率和最高效率的充电方案，为“超高压4:2电荷泵”搭配双串电芯方案。南芯的SC8571可实现业界同类产品的最大功率，单芯片可以支持到120W充电规格。通常情况下，为保证手机的散热性能和用户体验，120W到160W一般会采用2颗SC8571并联方案；如若采用3颗SC8571并联，并配合相应快充链路的整体加强设计，则可以实现200W的充电功率。

SC8571是南芯针对手机快充市场最新推出的电荷泵快充IC，采用80pin的CSP封装。其主要特点如下：

业界极高的峰值充电效率

凭借优异的设计能力，SC8571实现了业界极高的98.65%峰值效率，在单颗输出8A的大功率负载条件下依然保持超过98%的效率指标。

双模式

SC8571支持4:2电荷泵模式和2:2直充模式，完美兼容20V适配器和10V适配器。

路径管理

为兼顾大功率无线充电的需求，SC8571支持有线无线双路径管理，集成两路驱动，可任意选择有线或无线快充路径。

此外，精确的驱动电压支持GaN器件作为路径选择的负载开关，显著缩减了手机主板面积

21重安全防护

SC8571内部集成多达21重安全防护措施，为用户的充电安全保驾护航

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，SC8571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。

SC8571详细资料。

南芯SC8549D

SC8549D是一款支持UFCS融合快充标准的高压电荷泵充电 IC，支持2:1电荷泵模式和1:1直充模式，开关电容结构和集成FET经过优化，可实现50%的占空比，确保充电线电流为传递给电池的电流的一半，减少充电线的损耗，并限制应用中的温升。 SC8549D采用36pin CSP 2.545mm X2.605mm封装 。

充电头网总结

电荷泵技术目前已成为大功率快充的核心驱动力，通过提升输入电压并采用电荷泵技术，手机充电效率得到了显著提高，且能有效解决高压快充时的散热问题。

希荻微和南芯作为行业领先的快充芯片制造商，不断创新和优化电荷泵技术，推出了一系列高效能、高可靠性的电荷泵快充芯片。这些芯片在兼容性、效率和安全性方面表现优异，可满足市场对于高功率快充的需求