1. 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Intel CPU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


2. NVDC路径管理


SC8885/SC8886集成了NVDC路径管理功能,该功能通过新增的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。


3. 两级峰值限流功能


SC8885/SC8886 集成两级峰值限流保护功能,用于保证CPU发生超频时,不需要额外的Bom成本,依旧可以满足系统拉载的Turbo峰值功率需求。


4. 系统最低工作电压主动保护(Vmin Active Protection)


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。


5. 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。


6. 超高转换效率


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2. 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3. 8A充电电流下温升测试


7. 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。


综合以上介绍,SC8885/SC8886适合于1-4节电池大功率充电应用,集成一系列针对Intel平台的功能,让SC8885/SC8886适用于笔记本USB PD快充应用。目前SC8885/SC8886均已经处于量产阶段,并且已成功导入国际知名PC厂商。欢迎各位小伙伴前来咨询。