您的当前位置:首页新闻中心 ◊ 重磅新品 | 南芯推出国内首款NVDC Buck-Boost 笔记本充电IC——SC8885/6

重磅新品 | 南芯推出国内首款NVDC Buck-Boost 笔记本充电IC——SC8885/6

发布日期:2021-05-11   浏览量:2028

01

引言

随着USB-C的广泛应用,越来越多的笔记本电脑的电源口输入采用了Type-C接口。一方面Type-C可以满足日益增大的电源和数据功能需求,另一方面也方便不同便携电源进行适配。针对笔记本USB PD快充应用的Buck-Boost的充电IC也应运而生。

 

上海南芯半导体作为国内第一个推出Buck-Boost产品线的公司,在原有Buck-Boost架构上继续深耕完成产品升级迭代,推出了第四代Buck-Boost产品SC8885/SC8886,维持了在该领域的领先地位。SC8885/SC8886系列也是国内第一颗集成NVDC路径管理的Buck-Boost充电IC,针对IntelCPU供电的特性,可以满足1-4节不同节数下的笔记本应用,填补了国内厂商的空白。

图1. SC8885/SC8886典型应用图

 

1.jpg

 

02

NVDC动态路径管理功能

传统的charger IC由于系统直接通过电池取电,导致系统供电非常受限。传统charger系统供电存在以下缺点:

a )   电池电量用尽后,需要等待一段充电时间,将电池电压充高到系统最低工作电压,才能完成系统开机。
b )   DC/DC转换器能够提供的电流能力受到电池所处充电阶段限制,电池若处于涓流充电阶段,由于充电电流Ichg需要同时分配给系统和电池,导致最终电池充电电流Ibat=Ichg-Isys更小。

 

 

 

 

2. Traditional charger示意图

2.jpg

 

 

3. NVDC charger示意图

3.jpg

 

SC8885/SC8886集成的NVDC路径管理功能,通过新增的BATFET,实现了将系统供电和电池充电分开管理,具备以下优点,更适配于笔记本充电应用:

a )   低压电池情况下,无需等待电池充电激活,即插即用。适配器接入,SC8885/SC8886即可输出最低系统电压,从而保证系统供电,实现低压电池甚至无电池下正常开机使用。
b )   减少电池充放循环次数,有效提升电池寿命。电池充满后,BATFET充电功率管会自动关断,将系统供电和电池充电分开。此时系统负载直接由适配器提供,不需要电池参与,有效减少电池充放电的频次。
c )   动态功率管理,优先保证系统功率输出。SC8885和SC8886内部集成IINDPM输入限流环和VINDPM输入限压环,可以实现Supplement Mode补电和Ideal Diode补电,在适配器功率不足时,自动减小电池充电电流,甚至平滑切换成补电模式,以优先保证系统峰值功率输出。

 

03

两级峰值限流功能

笔记本电脑CPU工作过程中出现的功率峰值会超过适配器额定功率一定范围,因此要求charger IC具备提供超额功率的能力。鉴于适配器AC/DC端存在大量输出电解电容,即使系统拉载超过适配器额定电流,也同样可以维持~ms级别持续时间。基于该特性,SC8885/SC8886 集成两级峰值限流保护功能,在触发第一级输入限流ILIM1后,会快速将限流增大至第二级限流ILIM2,尽量从适配器获取更多功率,用于满足系统端CPU短暂性的峰值功率需求,从而减轻对于适配器侧更高功率的设计要求。

 

4.jpg

 

4. 两级峰值限流示意图

 

04

系统最低工作电压主动保护功能

SC8885/SC8886内部集成VAP(Vmin Active Protection)功能,该功能实时监测系统电压,并可将输入VBUS端的电容能量快速用于系统功率补电,从而有效防止系统峰值功率条件下系统电压被下拉到低于最低系统电平,以避免黑屏等问题。

 

SC8885/SC8886在电池电量足够时,通过OTG反向工作的方式将能量储存于输入端的大容量电解电容。一旦系统出现峰值功率,SC8885/SC8886在检测到Vsys电压跌落后,会快速切换为正向充电模式,将输入电容上储存的能量补充系统瞬态负载;同时发送中断到SoC提醒主控降频,保证峰值功率不会持续,从而有效避免系统电压被拉垮,发生关机黑屏。

 

 

5.jpg

 

                                                                                   图5. 开启VAP功能后,电池反向给输入电容储能


 

 

6.jpg

 

6. Vsys跌落,开启正向模式给系统供电

 

05

直通功能

为获得更为高效的转换效率,SC8885/SC8886还提供了Q1和Q4接近100%占空比直通模式,从而Buck-Boost转换器路径上只存在功率MOSFET和电感DCR产生的路径损耗,实现超高效率带载。

7.jpg 

 

 

7. 直通模式示意图

 

06

超高转换效率功能

SC8885/SC8886支持高水平转换效率,从容应对65W以上功率等级的笔记本应用。在20V适配器输入下,4节电池充电效率最高可达96.5%,3节电池充电效率最高可达95.4%,2节电池充电效率最高可达93.4%。


图8. 充电效率曲线

 

25°C环温条件下,20V输入时,4/3/2节电池在8A大电流下充电,温升分别对应62.5°C/61.6°C/59.7°C

 

 

 

 

 

 

图9. 8A充电电流下温升测试

 

07

SC8886/SC8886性能优异

SC8885/SC8886还针对笔记本应用,集成优化了一系列其他功能:

a )   宽范围Buck-Boost无缝切换,适配PD应用

SC8885/SC8886输入工作电压为3.5V~24V,输出可支持1-4节电池应用,无论适配器低于,等于还是高于电池电压,只需要单颗IC即可保证全输入范围下的系统带载和快速充电,完美兼容当前USB-C协议和USB PD协议标准的适配器,应用范围广泛。

b )   高精度助力充电更安全可靠

SC8885/SC8886支持大范围、高分辨率高精度可调充电电流和充电电压设置。其中充电电流可高达到8A以上,支持最小调整步径64mA,满足±32mA精度,助力大功率笔记本快充应用设计;充电电压范围可以支持1-4节电池全范围应用,电压最小调整步径达到8mV/step, 满足±0.5%@0~+85°C的精度,,适用于不同电池平台。除此之外,输入限流支持硬件配置和软件配置的双重设计,增强系统可靠性。

c )   集成符合Intel规范要求的相关功能

SC8885/SC8886内部集成了实时且快速响应的PSYS/IADPT/IBAT pin,用于监控系统功率,适配器电流和电池电流;同时集成了符合Intel规范的/PROCHOT pin,实现快速CPU中断提醒。

d )   丰富的系统应用功能,轻松实现系统设计

  • SC8885/SC8886集成了适配器最大功率自动算法ICO/Learn mode/Shipping mode等一系列丰富的应用功能,从容应对系统应用需求。

  • SC8885/SC8886集成了超音频OOA PFM模式,即使在空载和轻载下也保持20kHz以上开关频率,避免充电主板产生人耳可接收噪声。

  • SC8885和SC8886分别支持SMBus和I2C通信接口,方便支持不同AP平台应用。

  • SC8885/SC8886同时支持800kHz和1200kHz两档开关频率,分别适用于纤薄机身和空间有限的笔记本下的2.2μH/1μH电感。输入/输出端电流sense电阻均可支持10mΩ和 5mΩ 两种可选,应用灵活。

  • 集成8通道的高精度10-bit ADC,可以检测系统功率/适配器电压/系统电压/电池电压/输入输出电流/电池充放电电流,方便主机实时监控充电器的工作状态。

e )   齐全的保护机制,多达14重

内部集成了多达14重保护,包括输入过欠压保护/输入过流保护/输出过压保护/输出过流保护/输出短路保护/电池过压保护/电池放电过流保护/逐周期过流保护/芯片过热保护,可以有效防止应用中出现的误操作和器件损坏引发的危险,保护IC和系统。

 

 

 

 


上一篇:王林:形势相当严峻,我们要做好两个准备

下一篇:氮化镓下一个风口:PC电源!