大功率快充移动电源如何设计，36款升降压方案盘点

自从智能手机、平板电脑、笔记本电脑的兴起，内置的锂电池技术没有革命性突破，续航问题一直伴随着这些数码设备，移动电源的出现给我们出行过程中学习、工作、娱乐提供了更多额外的电量，可谓是功不可没。

这些数码设备中，以笔记本电脑的充电速度要求最高，因此笔记本专用的移动电源又成为了充电宝中一个重要品类，这类大容量大功率充电宝也曾风靡一时。随着智能手机的不断发展，电荷泵技术在手机端的大量采用，量产的手机已经开始标配65W快充，这个充电速度一度追平、甚至超越笔记本电脑。

超级快充的兴起，也带动了移动电源架构的变革，尤其是USB PD快充将手机、平板、笔电三者充电协议、接口一统江湖后，升降压（Buck-Boost）电路大受欢迎，在大功率移动电源市场中成为工程师的最爱。基于升降压解决方案开发出了丰富的应用，如移动电源、户外电源、便携储能电源、应急电源等等产品。

传统的并联移动电源架构，在快充时代，无法满足22.5W以上的应用需求。如果需要设计30W、45W、65W、100W等功率的移动电源，当前只能选择升降压的解决方案。而随着升降压技术的成熟，通常采用一颗主控芯片，就能支持1-6串锂电池组合搭配，类似堆叠积木的理念，容量、功率均可分别扩展，让续航和充电速度两者可以兼得。

设计工艺的提升，2019年起出现了不少内置MOSFET的升降压解决方案，甚至有的还将USB PD协议部分集成到了升降压芯片里面，实现了SOC系统化的封装。通过设计的创新，让大功率移动电源更容易实现小型化、轻薄化。

充电头网从产业链了解到，目前市面上可用于大功率移动电源的单芯片Buck-Boost快充方案共计36款，分别来自德赛、易能、英集芯、杰华特、Qorvo、宝砾、瑞萨、立锜、矽力杰、南芯、士兰、TI等12家电源芯片品牌。

同时充电头网通过分析以往数百篇快充移动电源拆解报告，进行了数据整理，得出如下详细方案和对应的应用案例，希望对你的设计、开发起到选型帮助。

JOULWATT杰华特

1、JOULWATT杰华特JW3651

杰华特JW3651内部完整集成四开关升降压转换器，采用单电感结构，采用3-20V宽输入电压范围，工作频率450KHz；输出电压可以高于、等于或小于输入电压。具有低静态电流，可编程的输出电流限制；放电模式下的低负载电流检测，过热和短路保护等功能。适用于无人机、PD移动电源、USB Hub、PD适配器和4G WiFi模组。

得益于杰华特JW3651内部集成开关管，可以节省空间和成本。并且无需自举二极管，同时内部集成环路补偿可以简化电路设计，进一步简化电路。

应用案例：

Renesas瑞萨

1、Renesas瑞萨ISL9237

瑞萨ISL9237是一款buck boost窄输出电压直流（NVDC）充电器，采用Intersil的先进R3TM技术，为各种移动和工业应用提供高轻载效率、快速瞬态响应和无缝DCM/CCM转换。在充电模式下，ISL9237从各种直流电源（传统的AC/DC充电器适配器、USB PD端口、旅行适配器等）获取输入电源，并以串联配置为最多3个电池组安全充电。

应用案例：

2、Renesas瑞萨ISL9238

瑞萨ISL9238采用4×4 TQFN32封装，是一款降压/升压窄输出电压DC（NVDC）充电器。可为平板电脑、超极本、笔记本电脑、移动电源以及其他USB-C接口平台的设备提供NVDC充电功能。

在充电模式下，ISL9238可从各种直流电源（传统的AC/DC充电器适配器、USB PD端口、旅行适配器等）获取输入电源，并使用最多4节锂离子电池对电池组进行安全充电，输入电压范围3.2V至23.4V（无死区），系统输出电压2.4V至18.304V。

应用案例：

3、Renesas瑞萨ISL95538

瑞萨ISL95538是一款四MOSFET，单电感的同步升降压控制器。是一款NVDC的升降压电池充电器，可为1到4串锂电池组充电。输入电压范围从3.2V至23.4V，可提供高轻载效率，快速瞬态响应，无缝DCM/CCM切换。

ISL95538可以单独在电池，适配器下工作，也可以在电池和适配器均连接下工作。ISL95538支持2-4串锂电池的反向降压，升压或者升降压操作。并且从输入口反向输出。这为移动电源Type-C口的应用带来了方便，在节省一路升压电路的同时，还降低了切换电路的设计难度。

应用案例：

RICHTEK立锜

1、RICHTEK立锜RT7885

RICHTEK立锜科技RT7885的升降压控制器，同时集成PD协议识别和MCU，可减少外置元件数量，内置电荷泵，可驱动低成本的NMOS，支持1到4串锂电池充电，非常适合移动电源使用。RT7885支持传统USB-A和Type-C接口的快充协议，同时内置升降压控制器以及电池平衡控制。

应用案例：

SOUTHCHIP南芯

1、 SOUTHCHIP南芯SC1823

SOUTHCHIP南芯升降压芯片SC1823，这是一款具有反向升压放电功能的同步降压充电转换器。它集成了功率MOSFET，支持非常宽的输入和输出电压范围，适用于1-4芯锂离子电池。

应用案例：

2、SOUTHCHIP南芯SC8802

南芯SC8802拥有超宽范围输入输出电压，它可支持从2.7V到30V的应用范围，涵盖QC3.0最低电压到USB-PD最高输出级别输出。满足客户从1节到6节锂电池的不同需求。当系统需要从电池组放电时，SC8802能够反向输出所需电压，同样可输出低于，高于或者等于电池组电压值。

南芯SC8802可以升压，降压或者升降压，并可用外部电阻调节开关频率, 电池电压设置值以及输入输出限流值，最大限度地在满足不同应用需求的同时简化设计。这使单口TYPE-C大功率输出成为了可能。同时南芯SC8802系列支持包括输入限流，输出限流，动态输入功率调节，内部最高电流限流，输出过压保护，短路保护以及过温保护等一系列保护功能以确保系统能适应各种异常情况。

应用案例：

3、SOUTHCHIP南芯SC8803

南芯SC8803是可以支持双向工作的高效同步控制器，可以实现降压充电和反向OTG升压放电。在充电模式下，可支持涓流、恒流、恒压和满充指示等充电管理功能。拥有超宽范围输入输出电压，可满足从1至4节电芯的不同需求。

同时，SC8803支持双向输出，通过DIR管脚即可轻松控制工作方向，同时支持包括输入限流，输出限流，动态输入功率调节，内部最高电流限流，输出过压保护以及过温保护等一系列保护功能以确保系统能适应各种异常情况。

应用案例：

4、SOUTHCHIP南芯SC8804

南芯的SC8804是一款同步升压充电器控制器，当输入电压低于电池电压时，能够有效地管理充电。充电模式下，SC8804自动支持涓流充电、恒流充电和恒压充电管理功能。适用于1-6系列电池，驱动器电压设置为10V，以充分利用外部mosfet以获得最大效率。

南芯SC8804还支持通过控制DIR引脚反向降压放电，在反向降压模式下，SC8804从VBAT输出较低的VBUS电压。它还支持输入电流限制、输出电流限制、动态输出电压调节、内部电流限制和超温保护，以确保在不同异常情况下的安全。

应用案例：

5、SOUTHCHIP南芯SC8812A

SC8812A是一个同步降压升压充电器控制器，可以支持反向放电操作。它可以支持高达26V的电池电压，因此无论适配器电压是高、低还是等于电池电压，都可以有效地管理1~4节锂离子电池的充电过程。当系统需要从电池产生输出时，SC8812A还可以对电池进行放电，并提供高达36V的所需输出。

通过其I2C接口，用户可以方便地设置充放电模式，并可灵活编程设定充电电流、充电电压、备用输出电压、电流限制、开关频率等参数。此外，SC8812A支持快速充电握手。它还集成了10位ADC，用户可以实时读取VBUS/VBAT电压和电流，简化了系统设计。

应用案例：

6、SOUTHCHIP南芯SC8813

SC8813是一款具有反向升压放电功能的同步降压充电器控制器。它支持非常宽的输入和输出电压范围，适用于1-4芯锂离子电池的应用。在充电模式下，只要输入电压高于电池电压，它就降低输入电压，有效地为电池充电。SC8813支持自动滴流充电、恒流充电和恒压充电管理功能。在放电模式（反向升压模式），SC8813能够有效地输出高达36V的升压电压。

应用案例：

7、SOUTHCHIP南芯SC8815

南芯SC8815芯片应用于1至6节电池，I²C可编程充电电流和充电电压、可编程放电输出电压、可编程输入/输出电流限制；内置10 位 ADC；拥有欠压保护，过压保护，过流保护、短路保护和热关断保护等多种保护功能；单芯片完成充电/放电控制，支持各种电力转换。

应用案例：

8、SOUTHCHIP南芯SC8902A

南芯SC8902A是一个同步4开关降压升压充电器控制器，也支持反向放电操作。集成了四个交换机，简化了系统设计。无论输入输出电压高、低或等于电池电压，都能有效地管理1~3节电池的充电。当系统需要从电池中放电时，SC8902A将从电池中提供所需的输出。

南芯SC8902A支持非常宽的输入和输出电压范围。它可以支持2.7V到22V的输入范围和2.7V到22V的输出范围。它采用电流模式控制，通过控制DIR-pin可以支持双向输出。支持输入电流限制、输出电流限制、DPM（动态电源管理）功能、动态输出电压调整、内部电流限制、输出短路保护、超温保护，确保在不同异常情况下的安全。

应用案例：

9、SOUTHCHIP南芯SC8913

南芯SC8913是一颗集成 MOSFETs 和 I²C接口的高效率同步双向降压芯片，降压为内置电池充电，升压输出。支持1至4串锂离子电池充电。I²C可配置充电电压电流，放电输出电压，输入输出电流限制。充电输入支持QC2.0/3.0申请。内建10BIT ADC；内置MOSFET，采用6*6 40pin QFN封装。

应用案例：

10、SOUTHCHIP南芯SC8915

南芯SC8815升降压电池充电器应用于1至6节电池，I²C可编程充电电流和充电电压、可编程放电输出电压、可编程输入/输出电流限制；内置10 位 ADC；拥有欠压保护，过压保护，过流保护、短路保护和热关断保护等多种保护功能；单芯片完成充电/放电控制，支持各种电压转换。

应用案例：

11、SOUTHCHIP南芯SC8943

南芯SC8943是一款同步降压充电器转换器，具有反向增压放电功能，内置功率MOSFET，支持非常宽的输入和输出电压，适用于1-4芯锂离子电池。

应用案例：

Silan士兰

1、Silan士兰SC59E23+SD59B23

士兰SC59E23是一款应用于移动电源的控制芯片，可以实现4路USB端口（最多两个USB-C口）的快充协议解析，兼容USB PD3.0、PPS、QC4+、FCP、SCP、AFC、BC1.2、Apple等快充协议，为2路H桥提供8个PWM逻辑控制信号，实现双路、双向、升降压开关电路转换。通俗一点说，这是一颗集成协议和数字电源控制器，内置了USB PD协议的移动电源升降压芯片，可实现快充移动电源更高集成度，有助于体积轻薄化。

士兰SD59B23为与SC59E23搭配的驱动器，前者负责电源和协议握手，后者负责外部MOS驱动。两颗芯片分工合作，有助于将热量从主控芯片外移；加上与不同MOS的搭配，可实现30W-100W的宽功率输出组合。

应用案例：

充电头网总结

充电头网通过近百款当下热门快充移动、户外电源、便携储能电源的拆解，得出近期升降压方案的市场趋势，分享如下。

从品牌客户角度可以看到，各大手机、笔电厂商纷纷在充电技术上狠下功夫，不仅推出了众多的大功率快充技术，而且还配套开发了基于Buck-Boost架构的大功率移动电源产品，比如OPPO 50W SuperVOOC移动电源、小米50W疾速闪充移动电源、华为40W SuperCharge移动电源、联想45W移动电源等。同时，紫米、倍思、绿巨能、羽博等数码配件品牌也开发了数十款的大功率快充移动电源电源，丰富用户的选择。

功率设计方面，目前基于Buck-Boost架构开发的移动电源在18W-100W区间的各个功率段均有相关应用，不过以45W、65W两个功率段最为集中；而随着笔记本电脑相继转用USB-C充电接口，大功率USB PD快充得到普及，100W快充移动电源也成为了越来越多的用户的选择，市场需求呈上升趋势。

USB PD快充经过多年的发展，目前国内半导体厂商在芯片研发上已经迎头赶上，尤其是在DC-DC领域，国产芯片公司更能在应用过程中根据客户需求开发方案，并在保证性能的前提下降低成本，极大的发挥了本土芯片厂商优势。

目前DC-DC快充芯片已经实现了100%的国产化，特别是在以18W为代表的小功率快充移动电源领域，英集芯和智融的芯片能见度都非常高。而在30W及30W以上的等需要基于Buck-Boost架构完成的移动电源市场，则基本被南芯主导，南芯由此也成为了是中国电源界的一颗新星。

在大功率快充移动电源市场中，一枝独秀不是春，随着市场对大功率快充移动电源需求量的增加，其他芯片厂商也早已看准这块蛋糕。士兰、宝砾、德赛等一批厂商均针对USB PD快充开辟了新的产品线，而英集芯、智融也纷纷开始转战大功率DC-DC快充芯片市场，加上TI、立锜、瑞萨等老牌厂商发力。可以预见，未来几年势必出现基于Buck-Boost应用产品百花齐放的局面。

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