Das "Killer-Feature" hinter dem Hochleistungs-Schnelllade-Ladepumpen-IC
Ladungspumpen-IC
Mit der Entwicklung elektronischer Geräte hin zu Intelligenz und Multifunktionalität ist der Stromverbrauch der Geräte erheblich gestiegen und die Nachfrage des Marktes nach Schnellladung ist stärker geworden. Die aktuellen Schnellladeprodukte auf dem Markt erhöhen hauptsächlich die Ladeleistung und verkürzen die Ladezeit durch Erhöhung des Ladestroms/der Ladespannung.

Die Grundlage des Hochleistungsladens ist, dass die Batterie selbst eine Hochleistungsladung aufnehmen kann. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Eingangsleistung auf 60 W, 90 W, 100 W und andere Hochleistungsrichtungen hat auch die Eingangsspannung, die ursprünglich nur 5 V betrug, begonnen, sich in Richtung 10 V und 20 V zu erhöhen die Batterieladespannung, Es ist notwendig, die Eingangsspannung zu verringern. Wenn Sie sicherstellen möchten, dass die Ladeleistung nicht beeinträchtigt wird, müssen Sie die Ladepumpentechnologie vor dem Batterieladeeingangsanschluss hinzufügen, um die Anforderungen des Hochleistungsladens zu erfüllen. Nehmen Sie als Beispiel das Eingangsnetzteil 20V/6A 120W. Durch Parallelschalten von zwei Sätzen von Ladungspumpenschaltungen an der Vorderseite der Batterie kann die Eingangsspannung um 50 % reduziert und der Eingangsstrom um 100 % erhöht werden. realisiert 10V/12A Spannungs- und Stromwandlung Der Zusatz reduziert nicht nur die Ladespannung des Akkus, sondern sorgt auch für den leistungsstarken Energieeintrag. Derzeit wird die Ladungspumpentechnologie in Produkten einheimischer First-Line-Marken wie Huawei, Xiaomi und Honor verwendet. Darunter wurden neben internationalen großen Herstellern wie TI, ADI und NPX für Ladungspumpenchips auch heimische Nanxin- und Volta-Chips in diesem Bereich in Serie produziert und mehrere Lösungen mit höchster Batterieladeeffizienz eingeführt 99,2 % erreicht.

Southchip Semiconductor

Im Jahr 2019 brachte Nanxin den ersten inländischen 40-W-Hochspannungs-Ladepumpen-IC SC8551 auf den Markt, der offiziell in den Hochleistungs-Schnelllademarkt für Verbraucherelektronik eintrat Markt.

Die aktuelle Produktlinie von Nanxin umfasst Ladungspumpen-ICs, PD-Protokoll-Buck-Boost-PMICs, AMOLED-Steuerungs-ICs und drahtlose Lade-ICs. Die Entwicklung von Multithreading hat die Penetrationsrate der eigenen Produkte im Markt erhöht. Heutzutage haben die von Apple geführten Mobiltelefonhersteller auf den Ruf nach Umweltschutz reagiert und die mitgelieferten Ladegeräte abgesetzt es.

Im September dieses Jahres hat Nanxin erneut den Ladungspumpen-Lade-IC SC8571 auf den Markt gebracht, der mehrere Ladeprotokolle integriert und bei Single-Chip-Anwendungen die Ladeanforderungen von bis zu 120 W erfüllen kann.

SC8571 verwendet die Ladungspumpentechnologie der zweiten Generation von Nanxin, einen Ultrahochspannungs-4:2-Ladungspumpen-IC mit hoher Effizienz, Multimode und Schnellladung. Es wird hauptsächlich in der Lösung von Dual-Reihen-Batteriezellen verwendet.In der Anwendung von 120W und weniger Leistung wird nur ein SC8571 benötigt. In 120-W- bis 160-W-Anwendungen können zwei parallele SC8571-Lösungen verwendet werden. Mit drei Parallelschaltungen kann eine Ladeleistung von bis zu 200W erreicht werden.
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4: 2 Ladeeffizienzkurve im Ladungspumpenmodus Quelle: Southchip Semiconductor

Die obige Abbildung zeigt die Ladeeffizienzkurve des SC8571 IC im 4:2-Ladungspumpenmodus mit einer Arbeitsspannung von 10 V als Funktion des Stroms (die Horizontale steht für den Stromwert und die Vertikale für die Effizienz). Aus der obigen Abbildung ist intuitiv ersichtlich, dass der höchste Betriebsstrom des Chips 12 A beträgt und die höchste Ausgangsleistung 120 W. Bei 3 A erreicht die Ladeeffizienz einen Spitzenwert von 98,65 %. Unter der Bedingung eines Betriebsstroms von 8A kann die Ladeeffizienz immer noch über 98% liegen.
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2:2 Ladeeffizienzkurve im Direktlademodus Quelle: Southchip Semiconductor

Die obige Abbildung zeigt die Ladeeffizienzkurve des SC8571 IC im 2:2-Direktlademodus.Wenn der Ausgangsstrom 1A bis 6A und nahe 7A beträgt, kann die Ladeeffizienz konstant über 99% gehalten werden. Im 1A-Zustand erreicht die Ladeeffizienz einen Spitzenwert von etwa 99,7%.

Der 4:2-Ladepumpenmodus des SC8571 und zwei in Reihe geschaltete Akkus sind eine der High-Power-Schnellladelösungen mit der größten Ladeleistung und der höchsten Ladeeffizienz.

Vodafone Halbleiter

Volta Semiconductor hat im Juli dieses Jahres den ersten Ladepumpenchip NU2205 für das Dual-Cell-4:2-Schnellladen auf den Markt gebracht. Die maximale Ladeleistung des Ladungspumpenchips wurde auf 120 W erhöht und bricht damit die herkömmliche Einzelzellen-Ladeleistung von weniger als hundert Watt. Gleichzeitig erhöht Vodafone Semiconductor die Ladeleistung kontinuierlich, um den Anforderungen weiterer Anwendungsszenarien gerecht zu werden.

Beim Laden ist eine hohe Effizienz sehr wichtig. Zu diesem Zweck optimiert Vodafone Semiconductor die internen und integrierten FETs des NU2205-Chips, um die Betriebsfrequenz zu erhöhen und eine hohe Effizienz zu erreichen. Darüber hinaus kann der Lademodus je nach Ladezustand und Temperatur der Batterie angepasst werden, um Schaltverluste zu reduzieren, die Wärmeentwicklung des Systems zu reduzieren und die Sicherheit des Ladevorgangs zu gewährleisten.

Quelle: Vodafone Semiconductor

NU2205 hat zwei Arbeitsmodi: 4:2-Ladungspumpe und normale Direktladung Das obige Bild zeigt die Effizienzänderungskurve von NU2205 mit Stromänderungen im 4:2-Arbeitsmodus. Anhand der Effizienzkurve ist zu erkennen, dass die Ladeeffizienz in diesem Modus 98,2% erreicht und der Ladestrom 10A höher sein kann. In diesem Modus reduziert die Ladungspumpe die Ausgangsspannung auf die Hälfte der Eingangsspannung und garantiert die konstante Ladeleistung durch Stromerhöhung. In diesem Modus wird nicht nur der Übertragungsstrom des Ladekabels reduziert, sondern auch das Problem der Erwärmung des Ladekabels bei hohen Strömen gemildert. Im normalen 2:2-Direktlademodus kann die höchste Ladeeffizienz von NU2205 99,2% erreichen.

Laut Volta Semiconductor kann der NU2205 die Ladeleistung durch Parallelschaltung von Ladungspumpenchips erhöhen, und die Ladeleistung von drei parallelen Chips kann auf mehr als 200 W erhöht werden.