前言
眾所周知，電荷泵是當前手機大功率充電的唯一解決方案。隨著充電功率進一步加大，充入電芯的電流也越來越大，於是提高電芯的電壓也成為一種新的選擇。當業界把雙串電池的方案套用於手機之後，USB口的輸入電壓上限就可以進一步提高到20V。
電荷泵是一種無電感式 DC-DC 轉換器，利用電容作為儲能元件來進行電壓電流的變換，半壓電荷泵可以實作輸出電壓減半、輸出電流加倍，同時轉換效率可以達到97%以上，遠高於普通的充電IC，從而很好地解決了高壓快充時充電IC發熱的問題。此外，由於電荷泵可以實作輸入電流是輸出電流的一半，所以相對於低壓直充方案，線材和介面的成本可以大大降低。
真正意義的第二代電荷泵，為非傳統2:1的異形架構方案，比如用在大功率無線充電前端的30V輸入6:2電荷泵架構方案，以及20V輸入給單電芯充電的4:1電荷泵架構方案。
電荷泵快充芯片
充電頭網總結了目前已在A股上市的兩家快充芯片企業的電荷泵快充芯片情況。
希荻微（股票程式碼：688173）
希荻微HL7139
HL7139是一款適用於大功率單節電池快速充電套用的雙相高效開關電容器轉換器，它相容電荷泵快充和低壓直充。電荷泵快充模式下，輸入電壓等於2倍輸出電壓，而輸入電流則是輸出電流的一半。低壓直充模式下，輸入輸出電壓、電流比都是1:1。
HL7139的雙相架構能減少輸入電容的需求，降低紋波電壓電流。在電荷泵快充模式下，輸出電壓4.5V，充電電流5A，工作頻率500kHz時，HL7139充電效率高達97.4%。
HL7139是希荻微電子(Halo Microelectronics)推出的高效率大電流電荷泵充電芯片，相容電荷泵快充和低壓直充功能。其在電荷泵快充模式下的最大充電電流達到7A，憑借優異的效率表現以及全方位的保護機制，使得HL7139非常適合套用在手機大功率充電方案中。
希荻微HL7139A
HL7139A是希荻微推出的一款用於單節鋰離子電池和鋰聚合物電池的低壓快充芯片，相容電荷泵快充和低壓直充功能，其中，在電荷泵模式下最大充電電流達到8A，憑借優異的效率表現以及全方位的保護機制，成為智能電話、平板電腦和移動物聯網器材等緊湊型電子器材的最佳選擇。目前，HL7139A已同步出貨多家知名手機廠商。
希荻微HL7138
HL7138是希荻微推出的一款雙相35W電荷泵快充芯片，適合用於單節鋰離子和鋰聚合物電池，適合在50%的占空比執行電荷泵(CP)模式，輸出電流為輸入電流的兩倍，減少了輸入電源線的損耗，雙相結構減少了輸入電容要求和輸入電壓紋波。除了CP模式，該器件還具有旁路(BP)模式。BP模式允許VIN正向透過內部功率FET到VOUT。
HL7138支持最大11.7V的輸入電壓，在4.5V輸出和5A電流下的效率為97.4%，支持熱調節回路並具有必要的保護機制，內建12bit ADC可提供多種引腳資訊以最佳化充電控制。
希荻微HL7137
HL7137 是用於 1 節鋰離子和鋰聚合物電池的低壓快速直接充電器。該器材整合了雙相開關電容轉換器、反向阻斷 MOSFET (QRB FET)，在 4.5 V 輸出和 5 A 電流下，每相使用 1x22 µF 飛電容，在 fSW=1.1MHz 時效率高達 97.11%。
該器材具有 OVP 保護功能，帶有外部 FET，可減少套用中的總 BOM。2:1 CP 模式允許輸出電壓 VOUT 約為輸入電壓 VIN 的一半，輸出電流為輸入電流的兩倍。 該器材透過 QRB FET 提供 CC（恒定電流）和 CV（恒定電壓）調節，支持熱調節環路，以防 CV/CC 環路導致器件在 2:1 CP 模式下調節期間過熱，並具有必要的保護機制，內建12bit ADC可提供多種引腳資訊以最佳化充電控制。
希荻微HL7136
HL7136是一款支持UFCS的低壓快充芯片，適用於單節鋰離子電池和鋰聚合物電池。該芯片整合了一個雙相開關電容轉換器和反向阻斷MOSFET(QRB FET)，當外接電容每相2x22µF,VOUT=4.5V@5A的效率是97.4%。
HL7136采用開關電容轉換器架構和整合FET，使其適合在50%的占空比執行電荷泵(CP)模式。CP模式允許輸出電壓(VOUT)約為輸入電壓(VIN)的一半，輸出電流(IOUT)為輸入電流(IIN)的兩倍，該模式可有效降低輸入電源在充電線上的損耗，並控制了手機充電套用中的溫升。雙相結構減少了輸入電容要求和輸入電壓紋波。
HL7136除了電荷泵(CP)模式，還具有旁路(BP)模式。在BP模式下，允許輸入電壓(VIN)正向透過內部功率FET到輸出電壓(VOUT)，無需進行任何轉換過程。該模式為輸入電壓(VIN)提供了一個直通路徑，可滿足不需要電壓轉換的特定套用。
HL7136透過控制QRB FET提供CC(恒定電流)和CV(恒定電壓)調節，以保證安全充電。CC調節是透過輸入電流檢測或電池電流檢測的閉環控制，CV調節是透過電池電壓檢測的閉環來控制。此外，HL7136還支持熱調節回路，以防CC/CV調節導致器件過熱的問題。
HL7136配備了所有必要的保護措施，以確保安全執行。此外，HL7136還具有12位元ADC，可向系統提供VIN, IIN, VOUT, VBAT, IBAT, VTS, TDIE資訊，以最佳化充電控制。
希荻微HL7132
HL7132是一款采用開關電容轉換器架構和整合FET的低壓(2:1)快速直充芯片，適用於1節鋰離子和鋰聚合物電池，適合在50%的占空比執行電荷泵(CP)模式。它整合了一個雙相開關電容轉換器和反向阻斷MOSFET(QRB FET)。HL7132在4.5V/5A輸出，1x22μF時，效率可達97.11%。HL7132D還支持熱調節回路並具有必要的保護功能，內建10bit ADC可提供多種引腳資訊以最佳化充電控制。
希荻微HL7132D
HL7132D是一款采用開關電容轉換器架構和整合FET的低壓(2:1)快速直充芯，跟HL7132相比，HL7132D支持1:2反向升壓模式，可將較低的輸入電壓轉換成較高的輸出電壓，比例為1:2。
HL7132D適用於單節鋰離子電池和鋰聚合物電池。它整合了一個雙相開關電容轉換器和反向阻斷MOSFET(QRB FET)，適合在50%的占空比執行電荷泵(CP)模式。HL7132D在4.5V/5A輸出，1x22μF時，效率可達97.11%。 HL7132D還支持熱調節回路並具有必要的保護功能，內建10bit ADC可提供多種引腳資訊以最佳化充電控制。
希荻微HL7130
HL7130是希荻微推出的一款雙相40W電荷泵快充芯片，整合了雙相開關電容變換器和反向阻斷MOSFET(QRB FET)，在8V輸入，4V/6A輸出時具有96.5%的效率。 開關電容轉換器架構和器件中的整合FET經過最佳化，使得器件適合在50%的占空比執行電荷泵(CP)模式。
HL7130支持20V輸入耐壓，支持3V至12V 工作輸入電壓，可控制外部NFET提供CC(恒定電流)和CV(恒定電壓)調節，內建多種保護機制，內建10bit ADC可提供多種引腳資訊以最佳化充電控制。
希荻微HL7227
HL7227是希荻微推出的一款雙相60W高壓電荷泵轉換芯片，最大輸出功率為10V/5A，效率高達98%，支持BP和CP模式，可自動切換到前進方向，開關模式閾值可配置，支持主從操作，在CP_FWD下將最大驅動能力從5A擴充套件到10A。
南芯科技（股票程式碼：688484）
南芯SC8551A
SC8551A是南芯推出的一款高壓電荷泵充電 IC，充電電流最大支持8A，支持2:1電荷泵模式和1:1直充模式，效率最高達97%，開關蓋結構和整合的 FET 經過最佳化，可實作 50%的占空比，使電纜電流為傳輸到電池的電流的一半，減少了充電電纜的損耗，並限制了套用中的溫升。SC8551A整合了多種保護機制，采用 56pin CSP 2.995mm X 3.255mm 封裝。
南芯SC8549
SC8549是一款采用開關電容架構的高效電池充電解決方案。 開關電容結構和整合FET經過最佳化，可實作50%的占空比，確保充電線電流為傳遞給電池的電流的一半，減少充電線的損耗，並限制應用程式中的溫升。 SC8549采用36pin CSP 2.62mm X 2.62mm封裝 。
南芯SC8546
SC8546是南芯推出的一款單芯片 40W，支持UFCS融合快充標準的高壓電荷泵充電 IC，也是國內首款相容 UFCS 快充規範的 40W 高壓電荷泵充電產品
SC8546采用 36pin 的 CSP 封裝，在整合多種快充協定的基礎上，相容了UFCS快充規範，並實作了業界領先的 98.33% 峰值效率。
上圖為SC8546的典型套用框圖，SC8546支持2:1電荷泵模式和1:1直充模式，完美相容10V介面卡和5V介面卡。不僅如此，為適配未來手機處理器的GPIO朝著更低電壓發展的方向，SC8546率先相容1.2V/1.8V兩種GPIO電壓等級，使得客戶可以從容應對處理器的更新叠代。
南芯SC8541
SC8541是南芯推出的一款適用於大功率單節電池快速充電套用的高壓電荷泵充電 IC，支持2:1電荷泵模式和1:1直充模式，充電電流最大支持 8A，效率高達 97%。開關電容結構和整合的 FET 經過最佳化，可實作 50%的占空比，使電纜電流為傳遞給電池的電流的一半，減少了充電電纜的損耗，並限制了套用中的溫度上升。 SC8541 采用 56pin CSP 2.68mm X 2.68mm 封裝。
南芯SC8510
SC8510 是一款采用開關電容架構的充電 IC，其效率最高可達 99.5%，正向 2:1 轉換時電池放電電流可達 10A，反向1:2 轉換時電池充電電流可達到 4A 時電池充電。 開關電容結構和整合的 FET 經過最佳化，可實作 50%的占空比。
SC8510 支持設計者透過以下兩種方式將當前的 1S 系統遷移到 2S 電池配置。 作為變換器，SC8510 作為分壓器，可插在主 buck-boost 充電器 VSYS 輸出和其他工作在 1s 等效電壓下的負載之間。 SC8510 作為變換器與充電器的整合，可插入 2S 電池+電池組與主降壓充電器 VBAT 輸出之間，幫助設計者保留 1S 電池系統的下遊功率架構。 SC8510 還整合了負載開關功能，用於切斷系統電源。 可配置為復位和運輸模式功能。
SC8510 采用 42pin CSP 2.5mm X 2.9mm封裝。同時充電頭網了解到，iQOO neo9 Pro等系列手機上采用的就是這款芯片。
南芯SC8562
SC8562 是一款高效率的 5V/12A 開關電容充電器。 內建 17個低 RDSON 的 MOSFET 和外部的飛電容，可配置為六種不 同 的 工 作 模式 ： 正 向 4:1/2:1/1:1 充 電 器 模 式 和反 向1:4/1:2/1:1 轉換器模式。 開關電容的結構和整合的 FET 經過最佳化，可實作在 50%的占空比工作條件下，使電纜電流為傳輸到電池的電流的四分之一，減少了充電電纜的損耗，並限制降低了套用中的溫升。 SC8562 采用 132pin CSP4.885mm X 4.485mm 封裝。
南芯SC8571
目前手機界能做到的最大功率和最高效率的充電方案，為「超高壓4:2電荷泵」搭配雙串電芯方案。南芯的SC8571可實作業界同類產品的最大功率，單芯片可以支持到120W充電規格。通常情況下，為保證手機的散熱效能和使用者體驗，120W到160W一般會采用2顆SC8571並聯方案；如若采用3顆SC8571並聯，並配合相應快充鏈路的整體加強設計，則可以實作200W的充電功率。
SC8571是南芯針對手機快充市場最新推出的電荷泵快充IC，采用80pin的CSP封裝。其主要特點如下：
業界極高的峰值充電效率
憑借優異的設計能力，SC8571實作了業界極高的98.65%峰值效率，在單顆輸出8A的大功率負載條件下依然保持超過98%的效率指標。
雙模式
SC8571支持4:2電荷泵模式和2:2直充模式，完美相容20V介面卡和10V介面卡。
路徑管理
為兼顧大功率無線充電的需求，SC8571支持有線無線雙路徑管理，整合兩路驅動，可任意選擇有線或無線快充路徑。
此外，精確的驅動電壓支持GaN器件作為路徑選擇的負載開關，顯著縮減了手機主機板面積
21重安全防護
SC8571內部整合多達21重安全防護措施，為使用者的充電安全保駕護航
相容1.2V/1.8V GPIO
為適配未來手機處理器的GPIO朝著更低電壓發展的方向，SC8571率先相容1.2V/1.8V兩種GPIO電壓等級，使得客戶可以從容應對處理器的更新叠代。
快速的短路保護
獨特的輸入輸出電壓壓差檢測保護，實作百ns級別的快速響應時間，輕松應對輸入電容短路/飛電容短路/輸出電容短路等各種異常場景。
SC8571詳細資料。
南芯SC8549D
SC8549D是一款支持UFCS融合快充標準的高壓電荷泵充電 IC，支持2:1電荷泵模式和1:1直充模式，開關電容結構和整合FET經過最佳化，可實作50%的占空比，確保充電線電流為傳遞給電池的電流的一半，減少充電線的損耗，並限制套用中的溫升。 SC8549D采用36pin CSP 2.545mm X2.605mm封裝 。
充電頭網總結
電荷泵技術目前已成為大功率快充的核心驅動力，透過提升輸入電壓並采用電荷泵技術，手機充電效率得到了顯著提高，且能有效解決高壓快充時的散熱問題。
希荻微和南芯作為行業領先的快充芯片制造商，不斷創新和最佳化電荷泵技術，推出了一系列高效能、高可靠性的電荷泵快充芯片。這些芯片在相容性、效率和安全性方面表現優異，可滿足市場對於高功率快充的需求
