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CX8836 外驱 4 颗 NMOS 45W–65W 大功率车载快充方案

09/09 15:44
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一句话概括:CX8836 是诚芯微推出的一款车充升降压芯片(四开关同步 Buck-Boost 控制器),输入 DC 4.5–40V、输出 DC 3–25V 可调、最大 10A、最高效率 96%,外驱四颗 NMOS 并搭配协议芯片,可组成 45W–65W 的车载快充方案,适配 12V 轿车与 24V 卡车、货车。

引言

车载充电器的输出规格这几年一直在往上走。早期车上的 USB 口只需要 5V 输出,一颗降压芯片就能应付;随着快充普及,手机要 9V、12V,平板和笔记本要 15V、20V,输出档位开始越过输入电压

问题出在输入侧。乘用车 12V 电气系统实际工作在 9–16V,启停与大负载接入时还会更低;卡车、客车的 24V 系统在 18–36V。降压电路的输出永远低于输入,12V 车上给不出 20V,65W 这类功率档位根本无法实现;而只用升压电路,24V 系统要降到 5V 给手机充电又做不到。

所以在 45W 以上这一档,车载充电器升降压芯片基本取代了纯降压方案:输入高于目标输出时按降压工作,输入低于目标输出时切到升压,中间自动过渡。一套电路同时适配 12V 轿车与 24V 卡车,5V 到 20V 各档输出全在覆盖范围内。

作为车载升降压转换器,CX8836 的功率级放在芯片外部,由四颗 NMOS 承担,控制器只负责驱动与环路——功率档位随 MOS 选型变化,同一颗主控既能做 45W 也能做 65W。

诚芯微的 CX8836 是面向这类应用的四开关同步升降压控制器,外驱四颗 NMOS 功率管,搭配协议芯片可组成 45W–65W 的大功率车载快充方案

概述

CX8836 是一款宽输入、宽输出的四开关同步升降压控制芯片(Buck-Boost Controller),输入范围覆盖 DC 4.5V–40V,输出在 DC 3V–25V 之间连续可调,可支持 PD3.0(PPS)与 QC4.0 的小步进调压。降压与升压两种工作模式都采用电流模式控制,负载调整率与瞬态响应在两种模式下保持一致。

作为车充升降压控制器,它采用 QFN24L-4×4 封装,本身负责驱动与环路控制,功率级由外置的四颗 NMOS 承担——升压侧两颗、降压侧两颗。这种结构的好处是功率档位由 MOS 选型决定:同一颗主控,换不同耐压与导通电阻的功率管,可以从 45W 一直覆盖到 100W,产品线归一化容易。

配合协议芯片与少量外围器件,CX8836 可构成单口 65W(20V/3.25A)或双口 45W + 18W 的车载快充方案,适配 12V 轿车与 24V 卡车、货车。需要多路输出时,可在升降压通路之外再增加独立的降压通路,由协议芯片统一做功率分配。

核心参数速查

参数 指标
输入电压 DC 4.5V–40V
输出电压 DC 3V–25V 可调
最大输出电流 10A
最高效率 96%
开关频率 100kHz–400kHz 可调
恒压精度 ±2%
工作模式 DCM / CCM 可选
软启动 时间可调
控制方式 降压与升压均采用电流模式控制
封装 QFN24L-4×4

快充协议(由配套协议芯片实现)

  • PD3.0(PPS)、PD2.0
  • QC4.0、QC3.0、QC2.0
  • FCP、SCP、AFC、VOOC、PE+2.0
  • Apple 2.4A、BC1.2 DCP

保护机制

保护项 作用
逐周期限流 每个开关周期检测电流,超限立即关断该周期
输入欠压锁定(UVLO) 输入电压低于阈值时停止工作,避免低压区异常工作
输出过压保护(OVP) 输出电压超过设定值时关断,保护后级用电设备
短路保护(SCP) 输出短路时限流并关断,故障解除后恢复
过温保护(OTP) 芯片温度超过阈值时降额或关断

车载电气环境存在启停跌落、抛负载等电压瞬态,这几项保护是车充方案能否稳定工作的基础。参数细节以诚芯微官方规格书为准。

方案配置

45W 双口方案(1A1C)

项目 规格
主控芯片 CX8836 四开关同步升降压控制器
接口配置 USB-C(45W Max)+ 1×USB-A(18W Max)
双口同时输出 共享 5V3A(15W)
输入电压 DC 4.5V–40V
功率器件 外驱四颗 NMOS
协议支持 PD3.0(PPS)、QC4.0/QC3.0、FCP、SCP、AFC、Apple 2.4A

65W 方案

项目 规格
主控芯片 CX8836 四开关同步升降压控制器
输出能力 USB-C 20V/3.25A(65W Max)
功率器件 外驱四颗 NMOS:升压侧 2 颗 + 降压侧 2 颗
协议芯片 CX2915C(负责 PD 识别与档位管理)
输入滤波 35V 电容
功率电感 44125 一体电感
输出滤波 25V 固态电容
PDO 档位 5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V3.25A 五组固定档
PPS 档位 3.3–11V 4.5A、3.3–21V 3.25A 两组

65W 档位的 C 口 PDO 覆盖五组固定电压与两组 PPS,手机、平板、笔记本都能落到对应档位;20V/3.25A 可满足笔记本满载供电。

功率器件与外围选型

四颗 NMOS 是这套方案功率能力的决定因素。45W 与 65W 档位下通常选用耐压 30V 级别、低导通电阻的功率管,例如诚芯微 CX04N03G;升压侧与降压侧各两颗,构成 H 桥。外围还包括一体成型电感、输入输出滤波电容与协议芯片,电路结构比两级变换方案精简,PCB 面积与 BOM 都更容易控制。

USB-A 口若需要独立通路,可采用 CX8525 同步降压转换器配合协议芯片,与 C 口的升降压通路各自独立调压,双口同时使用时按功率分配策略输出。

应用信息

这套方案的量产形态可以参考充电头网拆解过的一款俊凯达 63W 双口车充:1A1C 接口,USB-C 口 45W、USB-A 口 18W,双口同时输出合计 63W。

PCBA 由两块小板组合焊接。主板正面布置正负极金属片、输入滤波固态电容(钰邦 35V 100μF)与电感,电感外套热缩管做绝缘并打胶加固;主板背面是 C 口的同步升降压控制器 CX8836、四颗 30V 级低导通电阻 NMOS 以及两颗输出滤波固态电容(钰邦 25V 220μF)。C 口协议由智融 SW2303H 负责,A 口使用智融 SW3526S 降压协议芯片,两路各自独立调压。输入端与输出端均采用固态电容滤波,USB 母座过孔焊接。

从器件位置能看清这套架构的实际形态:一颗 CX8836 加四颗外置 MOS 构成升降压功率级,协议芯片单独负责识别与档位管理,输入输出各一颗固态电容,外围器件数量少,板子可以做得很紧凑——这也是车充这类对体积敏感的产品选择该方案的原因。

诚芯微官方的 65W 与 83W 双口参考设计同样基于这颗主控。

应用场景

点烟器车充

点烟器接口是后装车充最普遍的取电位置,12V 车型的点烟器电压随整车电气系统波动,启停瞬间还会跌落。点烟器车充升降压芯片需要在 9–16V 的输入范围内稳定输出 5V 到 20V,CX8836 的 4.5–40V 输入覆盖了点烟器场景可能出现的低压工况。

车载 TYPE-C 快充

USB-C 口要输出 PD 各档电压并支持 PPS 连续调压,车载 TYPE-C 车充升降压 IC 的输出范围必须覆盖 3.3–21V。CX8836 输出 3–25V,配协议芯片后可直接给出五组固定 PDO 与两组 PPS 档位。

多路输出车充

双口(1A1C)产品要在 C 口之外再给 A 口一路独立输出。多路输出车充升降压芯片的常规做法是 C 口走升降压、A 口走降压,两路各自调压,由协议芯片统一分配功率——CX8836 配合 CX8525 同步降压转换器即构成这一架构。

网约车与共享车充

网约车、共享汽车的车充使用频次高、接入设备杂,对协议兼容性与保护可靠性要求更严。网约车共享车充升降压芯片需要同时支持 PD、QC、FCP、SCP、AFC、VOOC 等协议,并在过温、短路、输出过压时可靠动作,CX8836 的逐周期限流与多重保护机制面向这类工况设计。

房车与改装车供电

房车、改装车的供电系统常见 12V 与 24V 并存,房车车载供电升降压芯片要能同时吃下两套电压。4.5–40V 的输入范围让同一款产品不必按车型分版本。

车载后装市场

后装车充对体积与 BOM 敏感,车载后装车充升降压方案要求外围精简、板子小。CX8836 采用单级变换结构与 QFN24L-4×4 封装,外围只需四颗 MOS、一颗电感与输入输出电容。

除上述场景外,车载 USB 快充升降压芯片也用于 USB PD 电源与便携式设备供电。

常见问题

Q:车充升降压芯片和降压芯片应该怎么选?

看输入与输出的相对关系。如果产品只出 5V 或 9V、输入恒定高于输出,普通同步降压更经济;一旦需要 15V、20V 这类高于 12V 输入的档位,或者要同时兼容 12V 与 24V 车型,就要用车载升降压芯片。45W 以上这一档基本都落在这个范围。

Q:车载升降压芯片的输入电压范围选多宽合适?

12V 乘用车系统实际在 9–16V,启停瞬间更低;24V 卡车、客车系统在 18–36V。输入下限要低于 9V 才能扛住电压跌落,上限要高于 36V 才能覆盖 24V 系统。CX8836 的 4.5–40V 是按这个范围确定的。

Q:车载 buck-boost 电源芯片的外置 MOS 怎么选?

功率能力由 MOS 决定,不是控制器标称电流。先定输出功率(45W 还是 65W),再按耐压、导通电阻、封装与散热选管。同一颗 CX8836 换不同 MOS,功率可从 45W 覆盖到 100W。

Q:车充升降压电源 IC 需要支持哪些快充协议?

协议由配套协议芯片实现。主流要覆盖 PD3.0(PPS)、QC4.0/QC3.0、FCP、SCP、AFC、VOOC、Apple 2.4A 与 BC1.2 DCP,其中 PPS 档位决定能否做连续调压。

Q:点烟器车充做到 65W 要注意什么?

点烟器车充升降压芯片要做到 65W,有三件事要注意:输入侧要扛住启停跌落与抛负载瞬态,TVS 与滤波电容要配齐;电感饱和电流按 20V/3.25A 的峰值留余量;输出端 PD 档位与 PPS 区间在协议芯片里配置正确。

Q:多路输出车充的功率怎么分配?

多路输出车充升降压芯片的功率分配由协议芯片执行,常见两种策略:单口满功率(C 口 45W 或 65W),双口同时插入时切换为共享 5V3A(15W)或按预设比例分配。选型前先定策略,BOM 差别不大,体验差别明显。

Q:12V 和 24V 车型能用同一颗车充 buck-boost 芯片吗?

可以。车充 buck-boost 芯片只要输入范围覆盖 9–36V 并留出余量,就能同时适配两种车型。CX8836 的 4.5–40V 覆盖两套系统,一套板子通用,不必按车型分版本。

哪里可以获取 CX8836 样品与 Demo 测试板?

规格书与参考设计

诚芯微官网 cxwic.com 的 CX8836 产品页提供规格书下载,45W 与 65W 车充方案的参考设计资料可一并向原厂索取。

芯片样品

两条路:一是通过官网产品页的样品申领入口提交申请,由原厂或授权代理商对接;二是走授权渠道现货,例如立创商城等平台有 CX8836 在售,适合小批量采购与前期验证。

Demo 测试板

用于方案评估的 Demo 板需向原厂申请。提交时说明应用场景与目标功率(45W 还是 65W),FAE 会配合提供对应的参考设计与测试样机,直接验证升降压转换效率、PD/PPS 档位输出与协议兼容性。

选型前建议先做的三件事

拿到规格书后,先确认输入范围是否覆盖目标车型的电压波动区间,再按输出功率定外置 MOS 的耐压与导通电阻,最后用 Demo 板实测满载温升与 EMI——这三步走完,方案可行性基本就有数了。

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