南芯半导体强势切入便携式储能市场

便携式储能电源,又被称作户外电源,是一种内置锂离子电池的小型储能设备,可以提供稳定交流/直流电压输出的电源系统,具有大容量、大功率、安全便携等特点,其电池容量一般在100Wh-2000Wh,配有 AC输入,DC输入,AC输出,USB /Type-C输出等多种接口,适用于户外出游、户外作业,应急救灾、医疗抢险等多种场景。

便携式储能电源,又被称作户外电源,是一种内置锂离子电池的小型储能设备,可以提供稳定交流/直流电压输出的电源系统,具有大容量、大功率、安全便携等特点,其电池容量一般在100Wh-2000Wh,配有 AC输入,DC输入,AC输出,USB /Type-C输出等多种接口,适用于户外出游、户外作业,应急救灾、医疗抢险等多种场景。

过去,户外和应急情况下的电力供应主要采用小型燃油发电机,但燃油发电机体积庞大,操作负载,噪音大,尾气污染环境,因此基于锂电池技术的便携式储能行业逐步兴起。

随着在手机、笔记本电脑等移动智能终端应用普及,亲近自然的户外生活亦成为趋势,户外用电需求日益增加;另外,救灾/抗疫/抢险等需要户外紧急供电的需求也与日俱增,应急备用电源已逐步成为家庭生活中的重要备用品,我们可以预测:后疫情时代,户外活动将会反弹式普及,户外用电需求更会爆发式增长。同时,受新能源汽车的发展带动上游锂离子电池产业的成熟,便携式储能行业得到迅速发展。

便携式储能电源在欧美国家最先兴起,近年国内需求不断攀升,顺应国家碳达峰、碳中和的政策路线,势必会对移动储能市场注入新的发展活力。

便携式储能电源的系统架构,与我们常见的充电宝较为类似,但输入输出功率更大、功能更多,对安全性、可靠性的要求也更高。下图为便携式储能系统的内部功能架构图,其中绿色部分为南芯半导体可提供的芯片方案。

便携式移动储能的几个核心功能模块:

・  AC/DC 转换
・  升降压充电
・  降压变换器
・  充电协议
・  锂电池保护
・  对外无线充电
・  正弦波逆变

南芯可以提供上述除逆变外的几乎所有方案。


图:南芯产品线

AC/DC

南芯近年持续发力AC-DC电源芯片市场,一连推出多款重磅新品,在芯片缺货的背景之下,为市场的快速发展注入了强劲动力。南芯AC/DC产品,有新推出的CRM模式PFC控制器,支持GaN应用的高频QR控制器,支持多种模式的同步整流控制器等。提供高性能的整套解决方案,拥有多款明星产品,如:SC305x系列、SC302x系列、SC350x系列、SC320x系列…

在2020(冬季)USB PD&Type-C亚洲展上,南芯半导体发布了旗下氮化镓控制芯片SC3021x系列,并基于此开发了5套高效PD快充方案,正式开始了南芯在充电器市场的拓展之路。

2021年7月南芯推出了旗下首款合封氮化镓控制芯片SC3050/3056,引发业界高度关注。该芯片集成450mΩ/650V GaN功率器件,独特的EPAD设计,适用于小功率快充开发。

紧接着又推出65W合封氮化镓功率芯片SC3057,功率密度再创新高。

在同步整流控制器方面,南芯半导体也布局了SC3501、SC3502、SC3053、SC3511、SC3512等多款芯片,包括了独立的控制器以及内置MOS的控制芯片两种类型,与初级侧的PWM芯片组成完整的AC-DC电源芯片矩阵,满足不同客户的差异化需求。

最新推出的SC3201 CRM PFC控制器,无需在Boost电感上添加辅助绕组,就可以实现精确的谷底检测,具备独立的第二输出电压过压保护功能。


图:南芯AC/DC产品树

DC/DC

南芯DC/DC开关电源管理芯片,为电源转换提供各种降压、升压以及升降压DCDC方案。其中同步开关控制IC(DCDC controller),可以直接驱动外置MOS,为用户系统提供宽电压、大电流、高功率的高效DCDC转换,灵活支持各类高压和大功率应用;同步开关转换IC(DCDC converter),通过集成低Rdson的功率MOS,为系统提供高集成度、高密度、外围器件精简的高效电源转换方案。南芯还提供支持输入恒流或输出恒流控制的各类开关电源芯片,并且提供各类过压过流保护,帮助用户降低系统设计复杂度,覆盖多种电源设计。

南芯已推出包括SC8102、SC8112、SC8701、SC8001/2等多款DC/DC电源管理芯片,完美适用于车规、多口墙充、适配器、HUB和工业应用等多场景。近期更是隆重推出集成Power MOS的同步升降压变换器SC8723/SC8724,支持最大22V的输入及输出电压,无论是输出电压高于、低于或等于输入电压,都能提供出色的电源效率和电压调节,非常适合USB PD、USB-HUB、移动电源、适配器等应用。在工业电源应用中,SC8723 /SC8724同样可以成为满足需求的最佳选择。

应用合辑:点击查看


图:南芯Buck DCDC 选型表


图:南芯Buck-Boost DCDC选型表

Charger

南芯升降压芯片按照电池数量可以分为1-2串、1-3串、1-4串、2-4串、1-6串等多种类型,从内置MOS支持24W输出的单芯片到外挂MOS支持100W以上的双向快充控制器均有布局;并且很多款芯片不仅支持锂离子电池,而且还支持磷酸铁锂电池,既能满足当下20-100W快充移动电源的开发,也能够让户外电源实现大功率双向快充,增加产品卖点。南芯Buck-Boost芯片可适用于多种场景,如:车载充电、快充移动电源、USB hub、多口适配器、无人机、蓝牙音箱、户外电源、工业应用等。

南芯是国内首个推出同步升降压控制器的公司,并于21年成功推出第四代升降压控制器产品SC8885/SC8886。南芯SC8885/SC8886也是国内第一个集成NVDC路径管理的升降压充电芯片,可满足笔记本内1-4节的电池充电,并集成符合Intel规范的相关功能,填补了国内空白。


(图片来自充电头网:点击查看详情)

PD Controller

随着USB PD以及DPDM 快充技术的快速发展,快充技术已普及到大众生活的方方面面,多口快充成为引领快充技术的风向标。南芯已推出了数款PD快充协议控制芯片,获得业内一致好评。针对多口快充,南芯最新推出A+C口单颗快充协议控制芯片SC2021A,包含一组CC,以及两组DPDM快充接口,支持Type-C PD3.1,PPS协议快充,两组DPDM 可以同时支持FC, FCP, AFC, SCP, VOOC, super VOOC 等多种DPDM快充协议控制器,获得多家认证机构的认可,该芯片也正在开发验证中国自己融合快充UFCS协议方案,必定成为国产快充协议类产品的精品。并且,南芯又顺势推出一颗仅支持单路PD3.1的低成本SC2150A,完善了协议类产品布局。


图:SC2021 DEMO

Battery Protector

针对锂电保护,南芯发布了包括SC5550/SC5650在内的多款锂电池的高精度保护器。南芯单/多节锂电池保护芯片,拥有超低Rdson,提供过充保护、过放保护、短路保护等功能。

SC5550/SC5650,集成了完整的电池保护功能,包括电池过压保护、电池欠压保护、3级放电过电流保护、充电过电流保护、充放电时电池的高温和低温保护、芯片热关断保护等。电压保护延时时间可由外置电阻灵活设定,芯片提供二级电池过电压保护和指示功能,可与保险丝配合使用,提高电池安全性。此外,SC5550/SC56500还集成了CTRC /CTRD控制引脚来支持级联应用,最多支持6-10节电池应用,芯片在正常工作状态下只需要消耗很小的静态电流,当电池电压低于电压保护阈值时自动进入休眠状态,进一步减小待机电流,保证电池的存储时间更长。


图:SC5550 DEMO

Wireless Charger

高集成度一直都是无线充电芯片不断追求的目标,尤其是在发射端配件市场,终端产品的精致化与简洁化需求,对芯片的集成度提出了越来越高的要求。从第一代发射端power stage产品,到第二代MCU+Power stage全集成产品,南芯半导体一直致力于无线充电市场,南芯无线充电发射器模拟前端,具有超高集成度,包含WPC发射器所需的所有模拟部件,内部集成全桥MOSFET,自举电路,电流检测电路,通信解调器,线性调整器及保护电路。与MCU配合使用,可以实现高性能的无线功率发射,支持EPP和BPP,提供最高达15W的输出功率。

随着PD/DPDM快充协议的逐渐普及,将协议集成到发射端芯片的需求越来越迫切,近期,南芯顺势推出第三代无线充发射芯片SC9608和50W无线充电RTX 芯片SC9621,并深受市场认可。


图:SC9621 DEMO

小 结

便携式储能电源属于工业产品类范畴,能够切入该市场的都是技术实力雄厚、产品稳定可靠的重量级玩家。从最初的消费配件类产品,到手机内快充完整方案,以及便携式储能完整方案、汽车前装有线/无线充电方案,南芯已实现了产品的全场景覆盖,势必成为国产电源和电池管理类芯片公司的佼佼者。

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