大功率快充移動電源井噴：8大晶片品牌21款升降壓方案
近兩年來，USB PD快充在膝上型電腦領域得到廣泛應用。蘋果、戴爾、聯想、華為、小米等品牌均已釋出了多款支援USB PD快充的膝上型電腦。
來自產業鏈的調研資料顯示， 2019年，搭載USB-C介面的裝置出貨量預計將達到20億臺，其中USB-C介面在筆記本、臺式電腦中的滲透率將達到80%，在智慧手機和平板電腦等產品中的滲透率也將達到50%。
據不完全統計，目前市面上包括蘋果、華為、小米、三星等在內的18個品牌已經將USB PD快充應用到了手機上，支援USB PD快充的手機已經多達61款。
USB PD快充在膝上型電腦領域的大範圍普及，給移動電源產業鏈帶來新的機遇，支援膝上型電腦快充的大功率USB PD移動電源成為了市場的新寵。
目前市面上的USB PD移動電源以採用高整合度單晶片方案的居多，雖然成本得到優化，但充電功率也只能維持在18W以內，很難滿足膝上型電腦的充電需求。
若想實現實現45W、60W甚至100W的充電功率，就必須將升降壓和協議識別分成獨立的兩部分。對於大功率移動電源而言，其核心部分之一也就在於升降壓晶片。
這裡統計了目前市面上包括易能微、傑華特、寶礫微、瑞薩、南芯、矽力傑、士蘭微、TI等在內的10家廠商，共計21款升降壓（Buck-Boost）晶片。下面將對這些方案一一盤點，供大家選型參考。
一、Easepower易能微
易能微電子成立於2011年，目前產品線涵蓋PMU、DC/DC領域，市場涵蓋從手機、介面卡、移動電源、車充、電子煙、POS機、電動工具、電池管理、物聯網、通訊、計算機、伺服器、儲存器、電動車、汽車應急啟動系統和廣泛的工業類領域。
易能微電子解決了傳統數字電源功耗大、成本高、使用不便的缺陷，實現了低成本快速定製晶片的能力，因此可以用於大規模的消費類市場。 目前易能微旗下有一顆Buck-Boost晶片，型號EDP3010。
易能微電子EDP3010晶片可以支援各種電源拓撲結構，升降壓結構可以支援多串電池並帶電池均衡功能，充放電效率可以輕鬆做到94%以上，可以支援高達100W的快充應用。
晶片內部還集成了充放電管理模組、電量計、LED指示模組，電池均衡模組，以及溫度保護，電池過充和過放保護，輸出過壓/欠壓/短路保護，電流過流保護,充/放電反向電流保護，介面卡欠壓保護等多重安全保護功能，該晶片方案是目前效率非常高，元件較少。
目前易能微EDP3010也已被BestKEY 19500mAh PD移動電源採用。
二、Joulwat傑華特
傑華特致力於功率管理晶片的研究，為電力、通訊、電動汽車等行業使用者提供眾多先進、可靠、系統的解決方案與產品服務。公司擁有一支高效的經營管理與技術開發團隊，主要技術帶頭人均在積體電路設計行業擁有多年工作經驗，具有積體電路設計、系統整合、跨行業協作及企業管理的豐富經驗。重視研發以及自主智慧財產權的產品開發，具有很強的技術創新能力。目前公司擁有電池管理、LED照明、DC-DC轉換器等產品。
據瞭解，傑華特目前共有三款升降壓晶片，型號分別是JW3651、JW3653A以及JW3655A。
傑華特JW3651內部完整整合四開關升降壓轉換器，採用單電感結構，採用3-20V寬輸入電壓範圍，工作頻率450KHz；輸出電壓可以高於、等於或小於輸入電壓。具有低靜態電流，可程式設計的輸出電流限制；放電模式下的低負載電流檢測，過熱和短路保護等功能。適用於無人機、PD移動電源、USB Hub、PD介面卡和4G WiFi模組。
三、Powlicon寶礫微
寶礫微2013年創立於美國達拉斯，創始人均來自於美國著名半導體公司，有多年的電子行業研發、運營及管理經驗。擁有深度的系統和應用知識、強大的電源管理晶片設計及創新能力、以及受專利保護的定製工藝。 寶礫微專注於為使用者提供創新性的、高效能、高性價比、高整合度的電源管理IC。團隊在充電管理以及相關市場有多年的累積及耕耘，給使用者提供了領先於市場的解決方案，並且與國內外領先的代工廠和封裝廠商都有良好的合作關係。
目前寶礫微已推出一款適用於移動電源的高效能Buck-Boost晶片PL5500，該晶片採用4×4 QFN32封裝，外接MOS，最大輸出功率可達100W。
四、Renesas瑞薩
瑞薩電子株式會社，提供專業可信的創新嵌入式設計和完整的半導體解決方案，旨在通過使用其產品的數十億聯網智慧裝置改善人們的工作和生活方式。作為全球領先的微控制器供應商、模擬功率器件和SoC產品的領導者，瑞薩電子為汽車、工業、家居、辦公自動化、資訊通訊技術等各種應用提供綜合解決方案。
瑞薩電子收購Intersil之後，旗下可用於移動電源的Buck-Boost晶片包括ISL95338、ISL95538、ISL9238、ISL9237四款。其中ISL95338最大輸出功率為45W，ISL9238、ISL95538以及ISL9237的最大輸出功率為100W。
1、瑞薩ISL95538
瑞薩ISL95538是一款四MOSFET，單電感的同步升降壓控制器。是一款NVDC的升降壓電池充電器，可為1到4串鋰電池組充電。輸入電壓範圍從3.2V至23.4V，可提供高輕載效率，快速瞬態響應，無縫DCM/CCM切換。
ISL95538可以單獨在電池，介面卡下工作，也可以在電池和介面卡均連線下工作。ISL95538支援2-4串鋰電池的反向降壓，升壓或者升降壓操作。並且從輸入口反向輸出。這為移動電源Type-C口的應用帶來了方便，在節省一路升壓電路的同時，還降低了切換電路的設計難度。
充電頭網瞭解到，瑞薩ISL95538目前已經被ZMI 10號USB PD移動電源QB820採用。
2、瑞薩ISL9237
瑞薩ISL9237支援USB 3.1規範，在充電模式下，可從廣泛的DC電源（AC/DC充電器介面卡、USB輸電PD埠和任何旅行適配電源）獲得電力輸入，從而為最多包括3個串聯單元的鋰離子電池組充電。ISL9237還能在只連線到一個電池、只連線到一個介面卡或者同時連線到二者的條件下工作。
目前，瑞薩ISL9237目前已經被三星移動電源EB-PN930採用。
3、瑞薩ISL9238
瑞薩ISL9238採用4×4 TQFN32封裝，是一款降壓/升壓窄輸出電壓DC（NVDC）充電器。可為平板電腦、超極本、膝上型電腦、移動電源以及其他USB-C介面平臺的裝置提供NVDC充電功能。
在充電模式下，ISL9238可從各種直流電源（傳統的AC/DC充電器介面卡、USB PD埠、旅行介面卡等）獲取輸入電源，並使用最多4節鋰離子電池對電池組進行安全充電，輸入電壓範圍3.2V至23.4V（無死區），系統輸出電壓2.4V至18.304V。
五、SOUTHCHIP南芯
上海南芯半導體科技有限公司2015年成立於上海浦東張江高科技園區， 由一批來自歐美知名企業的工程師建立。作為中國電源界的一顆新星，推出了中國首顆全系列升降壓電池電源解決方案，在該領域與凌特、TI等老牌大廠同臺競技，成為中國芯的驕傲。
目前南芯的晶片已經順利進入華為、小米、海翼和欣旺達等知名廠商。公司從事積體電路晶片的研究、設計、開發和銷售，提供應用系統參考設計方案，並提供相關的技術服務。以Buck-Boost為核心，為使用者提供靈活，多用途，高品質且價格適中的電源管理方案。
上海南芯半導體是目前已統計到的廠商中，Buck-Boost晶片最多的廠商。旗下包括SC8801、SC8802、SC8812A、SC8815、SC8915、SC8902、SC8902A七款產品。
其中，SC8801、SC8802、SC8812A、SC8815採用外接MOS，4×4 QFN32封裝，支援最大60W輸出；SC8915、SC8902、SC8902A為內建MOS，6×6 QFN32封裝。
1、南芯SC8802
南芯SC8802擁有超寬範圍輸入輸出電壓，它可支援從2.7V到30V的應用範圍，涵蓋QC3.0最低電壓到USB-PD最高輸出級別輸出。滿足客戶從1節到6節鋰電池的不同需求。當系統需要從電池組放電時，SC8802能夠反向輸出所需電壓，同樣可輸出低於，高於或者等於電池組電壓值。
南芯SC8802可以升壓，降壓或者升降壓，並可用外部電阻調節開關頻率, 電池電壓設定值以及輸入輸出限流值，最大限度地在滿足不同應用需求的同時簡化設計。這使單口TYPE-C大功率輸出成為了可能。同時南芯SC8802系列支援包括輸入限流，輸出限流，動態輸入功率調節，內部最高電流限流，輸出過壓保護，短路保護以及過溫保護等一系列保護功能以確保系統能適應各種異常情況。
目前，南芯SC8802已經應用在了華為AP09S SCP快充移動電源、ZENDURE X6 ZDX6PD 移動電源、Zikko（即刻）PowerBag Pro能量手袋移動電源、iWALK F20P (20000mAh) PD快充移動電源、RAVpower 26800mAh 雙向PD快充移動電源等產品中。
2、南芯SC8812A
南芯SC8812A支援I2C介面，是一顆高效率的同步雙向升降壓晶片。可完成充電、放電控制；支援各種電力轉換；採用I2C介面，簡化的外部器件；內部整合快速充電協議等。
目前南芯SC8812A已被全漢USB PD移動電源Q1012PD移動電源採用。
3、南芯SC8815
南芯SC8815升降壓電池充電器應用於1至6節電池，I2C可程式設計充電電流和充電電壓、可程式設計放電輸出電壓、可程式設計輸入/輸出電流限制；內建10 位 ADC；擁有欠壓保護，過壓保護，過流保護、短路保護和熱關斷保護等多種保護功能；單晶片完成充電/放電控制，支援各種電力轉換。
目前，南芯SC8815的已經被ZMI紫米65W USB PD三口快充充電器採用。
六、Silergy矽力傑
Silergy Corp由矽谷的一群技術創新者和商業領袖創立，平均擁有30年的經驗。利用其業界領先的工藝技術，設計創新的混合訊號和模擬IC。Silergy的產品廣泛用於工業、消費、計算和通訊裝置，旨在提高效率，節約或測量能源使用，致力於以經濟實惠的解決方案成本提供業界領先的效能。
矽力傑SY9329QFC是一顆支援最大20W輸出功率的Buck-Boost晶片，內建MOS，採用4×4 QFN32封裝。
七、Silan士蘭微
杭州士蘭微電子股份有限公司成立於1997年，總部在杭州市高新技術產業開發區。伴隨智慧手機快速發展，手機功能愈加強大，手機電池容量更大，同時耗電反而更加迅速。士蘭推出了移動電源快充、旅充快充和車充快充解決方案，可以為客戶提供全方位的快充支援，讓客戶隨時隨地實現快速充電，解決續航的煩惱。目前士蘭微擁有多款電源管理晶片，包括快充系列晶片、高壓DC-DC系列晶片和乙太網供電系列晶片等。
1、士蘭微SC59E23+SD59B23
士蘭微SC59E23是一款應用於移動電源的控制晶片，可以實現4路USB埠（最多兩個USB-C口）的快充協議解析，相容USB PD3.0、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、BC1.2、Apple等快充協議，為2路H橋提供8個PWM邏輯控制訊號，實現雙路、雙向、升降壓開關電路轉換。
通俗一點說，這是一顆整合協議和數字電源控制器，內建了USB PD協議的移動電源升降壓晶片，可實現快充移動電源更高整合度，有助於體積輕薄化。除此之外，士蘭微還發布了與SC59E23搭配的驅動器SD59B23，前者負責電源和協議握手，後者負責外部MOS驅動。兩顆晶片分工合作，有助於將熱量從主控晶片外移；加上與不同MOS的搭配，可實現30W-100W的寬功率輸出組合。
2、士蘭微SC59E21+SD59F21
士蘭微SC59E21+SD59F21快充解決方案採用5×5 QFN/6×6 QFN封裝，外接功率開關MOS和負載開關MOS，支援18-60W功率。支援ABC、AAC等3口應用，任意一口插入都是快充，並支援PD3.0、QC3.0、SCP、FCP、Apple、AFC、SFCP等多種快充協議。
該方案支援升壓和升降壓兩種快充，可配置成半橋或全橋，方案採用了更少的BOM，半橋外接1顆MOS，H橋外接3顆MOS，大大降低了成本。值得一提的是，晶片內建士蘭微專利演算法的數字電源處理器，可以實現3-20V寬範圍的輸出。不同於傳統方案，士蘭微電子的快充方案可以個性化定製，內建MCU，支援二次開發。
八、TI德州儀器
德州儀器 (TI) 是一家全球性半導體設計製造公司，致力於模擬 IC 及嵌入式處理器開發。擁有全球頂尖人才，銳意創新，引領技術前沿。TI BQ25703A和BQ25713均為外接MOS，4×4 WQFN32封裝防止，支援最大100W輸出。
1、TI BQ25703A
TI BQ25703A可在3.5-24V輸入範圍內為1-4節電池充電，支援USB2.0/3.0/3.1/PD的輸入電流設定，無縫切換升壓和降壓操作，輸入電壓電流管理避免輸入超載。
TI BQ25703具備輸入/系統/電池組過壓保護，MOS和電感過電流保護，以及過熱關斷。低電池靜態電流，輸入電流優化以獲取最大輸入功率，可對任包括鋰離子、磷酸鐵鋰、鎳鎘、鎳氫、鉛酸等電池充電。
2、TI BQ25713
TI BQ25713可為空間受限的 1 至 4 節電池充電 應用提供所含元件數較少的高效解決方案。通過 NVDC 配置，可將系統電壓穩定在電池電壓水平。
TI BQ25713可通過 USB 介面卡、高電壓 USB PD 源和傳統介面卡等各種輸入源為電池充電。在加電期間，充電器基於輸入源和電池狀況，將轉換器設定為降壓、升壓或降壓/升壓配置。充電器自動在降壓、升壓、降壓/升壓配置間轉換，無需主機控制。
總結
隨著USB PD快充在筆記本領域的普及，市場對大功率移動電源的需求激增。而作為大功率移動電源必備的升降壓晶片來說，也呈現出百花齊放的局面，產品類目豐富，效能各異，可滿足不同廠商的選型需求。
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