如何用開關(guān)電容進(jìn)行充電管理

充電芯片中有一種特別的類別，被稱為開關(guān)電容充電芯片，這是一種基于開關(guān)電容技術(shù)的集成電路芯片，主要用于對(duì)電池或其他儲(chǔ)能元件進(jìn)行充電管理和控制，常見的如電荷泵芯片等。

比如在儲(chǔ)能產(chǎn)品中，該芯片能將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為適合儲(chǔ)能元件充電的電壓。不同的儲(chǔ)能電池或電容，如鋰電池、超級(jí)電容等，都有各自的額定充電電壓范圍，開關(guān)電容充電芯片可根據(jù)具體需求將輸入電壓升高或降低到合適的充電電壓，確保儲(chǔ)能元件安全、高效地充電。

并且可以適應(yīng)多種輸入電源電壓和不同的負(fù)載需求，使儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠兼容各種電源，如太陽能板、市電等，并為不同的用電設(shè)備提供穩(wěn)定的電力輸出。比如，圣邦微的SGM41600S能夠在電荷泵分壓器模式或旁路模式下運(yùn)行。南芯半導(dǎo)體的SC8808則是一款80V高效同步雙向升降壓充電芯片，支持升壓、降壓和升降壓三種架構(gòu)，可以對(duì)單節(jié)和多節(jié)電池進(jìn)行充電和控制。

由于采用先進(jìn)的開關(guān)電容技術(shù)和控制算法，開關(guān)電容充電芯片還能根據(jù)儲(chǔ)能元件的特性和充電需求，芯片可以采用多種優(yōu)化的充電算法，如最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）算法等，使儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在不同的工作條件下都能以最佳的效率進(jìn)行充電。

此外，開關(guān)電容充電芯片基本還擁有一些安全保護(hù)功能，能夠進(jìn)行過壓過流保護(hù)、溫度保護(hù)等。同時(shí)開關(guān)電容充電芯片可以精確調(diào)節(jié)充電電壓和電流，確保電池在安全范圍內(nèi)充電。例如，易沖半導(dǎo)體的CPS2021S具有電池充電電壓調(diào)節(jié)回路（VBAT regulation）和電池充電電流調(diào)節(jié)回路（IBAT regulation），電壓檢測(cè)精度可以實(shí)現(xiàn)全溫度范圍±0.5%。

市場(chǎng)中的開關(guān)電容充電芯片方案

當(dāng)前，全球的開關(guān)電容充電芯片市場(chǎng)的企業(yè)可大致分為三個(gè)梯隊(duì)。第一梯隊(duì)的企業(yè)通常是國際知名的半導(dǎo)體巨頭，如TI、ST等，它們?cè)谑袌?chǎng)份額、技術(shù)實(shí)力和品牌影響力方面處于領(lǐng)先地位；第二梯隊(duì)的企業(yè)在特定領(lǐng)域或區(qū)域市場(chǎng)具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；第三梯隊(duì)的企業(yè)則相對(duì)規(guī)模較小，市場(chǎng)份額有限，但在細(xì)分市場(chǎng)或特定應(yīng)用領(lǐng)域也有一定的生存空間。

而國內(nèi)已經(jīng)涌現(xiàn)了不少優(yōu)秀的開關(guān)電容充電芯片方案，例如圣邦微提供多種開關(guān)電容充電方案，如SGM41600S，分壓器模式效率高達(dá)96.6%，支持8A的輸出電流，適用于大容量電池充電，能夠在電荷泵分壓器模式或旁路模式下運(yùn)行，適應(yīng)不同的輸入電壓和負(fù)載條件，具備多種保護(hù)模式。

南芯半導(dǎo)體的SC8808支持80V高效同步雙向升降壓，適用于多種儲(chǔ)能場(chǎng)景，支持升壓、降壓和升降壓三種架構(gòu)，可以對(duì)單節(jié)和多節(jié)電池進(jìn)行充電和控制，具備多種保護(hù)功能，確保充電過程的安全性和可靠性，同時(shí)芯片尺寸小，適用于空間受限的設(shè)備。

易沖半導(dǎo)體所推出的CPS2021S則是一款針對(duì)手機(jī)快充市場(chǎng)量身定做的充電芯片，基于雙項(xiàng)開關(guān)電容架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單節(jié)鋰電池高達(dá)8A的快速充電電流。它具有高功率密度，輸入電壓范圍為3.3V-12V，充電效率高，并具備多種保護(hù)功能。

希荻微也推出了不少相關(guān)產(chǎn)品，例如HL7132是一款采用開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器架構(gòu)和集成FET的低壓（2:1）快速直充芯片，適用于1節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池的設(shè)備，為其提供恒流和恒壓調(diào)節(jié)。該集成解決方案包括一個(gè)雙相開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器和反向阻斷MOSFET，使其在提供5A充電電流的同時(shí)，以4.5V輸出電壓實(shí)現(xiàn)97.11%的效率。

小結(jié)

    國內(nèi)的開關(guān)電容充電芯片市場(chǎng)在技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，逐漸形成了多廠商競(jìng)爭(zhēng)的格局。南芯科技、希荻微電子、圣邦微電子和易沖半導(dǎo)體等廠商在高效能、多模式運(yùn)行和保護(hù)功能方面表現(xiàn)出色，逐漸在中低端市場(chǎng)占據(jù)一席之地，并逐步向高端市場(chǎng)拓展。