如何用開關(guān)電容進行充電管理

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，主要用于對電池或其他儲能元件進行充電管理和控制，常見的如電荷泵芯片等。

比如在儲能產(chǎn)品中，該芯片能將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為適合儲能元件充電的電壓。不同的儲能電池或電容，如鋰電池、超級電容等，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載需求，使儲能系統(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行。南芯半導體的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)，可以對單節(jié)和多節(jié)電池進行充電和控制。

由于采用先進的開關(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，如最大功率點跟蹤（MPPT）算法等，使儲能系統(tǒng)能夠在不同的工作條件下都能以最佳的效率進行充電。

此外，開關(guān)電容充電芯片基本還擁有一些安全保護功能，能夠進行過壓過流保護、溫度保護等。同時開關(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），電壓檢測精度可以實現(xiàn)全溫度范圍±0.5%。

市場中的開關(guān)電容充電芯片方案

當前，全球的開關(guān)電容充電芯片市場的企業(yè)可大致分為三個梯隊。第一梯隊的企業(yè)通常是國際知名的半導體巨頭，如TI、ST等，它們在市場份額、技術(shù)實力和品牌影響力方面處于領(lǐng)先地位；第二梯隊的企業(yè)在特定領(lǐng)域或區(qū)域市場具有一定的競爭優(yōu)勢；第三梯隊的企業(yè)則相對規(guī)模較小，市場份額有限，但在細分市場或特定應(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行，適應(yīng)不同的輸入電壓和負載條件，具備多種保護模式。

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

易沖半導體所推出的CPS2021S則是一款針對手機快充市場量身定做的充電芯片，基于雙項開關(guān)電容架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對單節(jié)鋰電池高達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，以4.5V輸出電壓實現(xiàn)97.11%的效率。

小結(jié)

    國內(nèi)的開關(guān)電容充電芯片市場在技術(shù)進步和市場需求的推動下，逐漸形成了多廠商競爭的格局。南芯科技、希荻微電子、圣邦微電子和易沖半導體等廠商在高效能、多模式運行和保護功能方面表現(xiàn)出色，逐漸在中低端市場占據(jù)一席之地，并逐步向高端市場拓展。