序言
自南芯2019年推出高壓電荷泵IC——SC8551後，一躍成為電荷泵領域的佼佼者，乘勝追擊南芯推出集成多種快充協議的SC854x，以及各種不同拓撲架構的電荷泵產品，奠定了南芯在國產電荷泵IC領域絕對的領先地位。
近期，南芯宣布推出單晶片120W超高壓電荷泵充電產品——SC8571，這款產品的問世，無疑滿足了電荷泵領域對於超大功率晶片的需求，同時這款晶片將會再一次實現國產同類產品率先量產。
眾所周知，電荷泵是當前手機大功率充電的唯一解決方案。隨著充電功率進一步加大，充入電芯的電流也越來越大，於是提高電芯的電壓也成為一種新的選擇。當業界把雙串電池的方案應用於手機之後，USB口的輸入電壓上限就可以進一步提高到20v，這種方案從架構上來講，和SC8551的2:1基本一致，但輸入輸出的電壓同時被提高，所以一般稱為“超高壓4:2電荷泵”。
真正意義的第二代電荷泵，為非傳統2:1的異形架構方案，比如用在大功率無線充電前端的30v輸入6:2電荷泵架構方案，以及20v輸入給單電芯充電的4:1電荷泵架構方案，南芯也有相應的產品布局，敬請期待。
目前手機界能做到的最大功率和最高效率的充電方案，為“超高壓4:2電荷泵”搭配雙串電芯方案。南芯的SC8571可實現目前業界同類產品的最大功率，單晶片可以支持到120w充電規格。通常情況下，為保證手機的散熱性能和用戶體驗，120w到160w一般會採用2顆SC8571並聯方案；如若採用3顆SC8571並聯，並配合相應快充鏈路的整體加強設計，則可以實現200w的充電功率。
下圖是120w雙串電芯的典型充電架構圖。 
圖1. 電芯的120W-200w雙電芯充電架構圖
1. 功能夠強大，快充才不怕
SC8571是南芯針對手機快充市場最新推出的電荷泵快充IC，採用80pin的CSP封裝。其主要特點如下：
l業界領先的峰值充電效率
憑藉優異的設計能力，SC8571實現了業界最高的98.65%峰值效率，在單顆輸出8A的大功率負載條件下依然保持超過98%的效率指標。
l雙模式
SC8571支持4:2電荷泵模式和2:2直充模式，完美兼容20V適配器和10V適配器。
l路徑管理
為兼顧大功率無線充電的需求，SC8571支持有線無線雙路徑管理，集成兩路驅動，可任意選擇有線或無線快充路徑。
此外，精確的驅動電壓支持GaN器件作為路徑選擇的負載開關，顯著縮減了手機主板面積。
l21重安全防護
SC8571內部集成多達21重安全防護措施，為用戶的充電安全保駕護航。
l兼容1.2V/1.8V GPIO
為適配未來手機處理器的GPIO朝著更低電壓發展的方向，SC8571率先兼容1.2V/1.8V兩種GPIO電壓等級，使得客戶可以從容應對處理器的更新疊代。
l快速的短路保護
獨特的輸入輸出電壓壓差檢測保護，實現百ns級別的快速響應時間，輕鬆應對輸入電容短路/飛電容短路/輸出電容短路等各種異常場景。
圖2. SC8571主要功能及特點
2. 夠涼才夠酷，效率來服務
電荷泵快充主要用在大功率充電場景，發熱會嚴重影響用戶體驗，所以效率指標對於電荷泵產品至關重要。憑藉優異的電路設計能力以及在電荷泵產品上的深厚積累，SC8571實現了業界領先的4:2電荷泵充電效率。
從下圖可以看出，在3A負載下，SC8571效率高達98.65%，在8A負載條件下，SC8571依然可以達到98.12%的充電效率。
SC8571最大可以實現12A的輸出能力，實現單晶片最大120w充電功率。
圖3. SC8571工作在電荷泵模式下的效率曲線
除了4:2電荷泵工作模式，SC8571還支持2:2直充模式，兼容10V適配器。下圖是SC8571工作在2：2模式下的效率，在6A以下效率輕鬆超過99%。
圖4. SC8571工作在bypass模式下的導通電阻曲線
下圖為SC8571工作在不同模式下的溫升示意圖。
l圖5(a)為4:2電荷泵模式下8A充電電流時的溫升示意圖。從圖中可以看出，晶片表面的溫升大約為50.8-25=25.8℃(環境溫度約為25℃)。
l圖5(b)為2:2直充模式下7A充電電流時的溫升示意圖，晶片表面的溫升大約為46.3-25=21.3℃。
(a)4:2電荷泵模式,VBAT=8.4V,IBAT=8A
(b)2:2直充模式,VBAT=8.4V,IBAT=7A
圖5. SC8571工作在不同模式下的溫升示意圖
3. 快充是目的，安全是前提
SC8571內部集成了21重不同的保護機制，以確保充電過程安全可靠。其保護機制可以分為以下三類：
l11重系統級保護
l5重電荷泵相關保護
l5重系統級報警
其中，系統級保護和電荷泵相關保護觸發後，SC8571會停止充電，同時出INT中斷。系統級報警觸發後，同樣會出INT中斷，但是充電不會停止，以提醒AP提早採取應對措施。
圖6. SC8571內部集成的21重保護
結語：
SC8571功能強、效率高、安全性好，正按照南芯既定的目標穩步推進，相信不久的將來，即可再次實現國產“超高壓4:2電荷泵”的率先量產。
上海南芯半導體一定會秉承“性能過硬、質量可靠”的優良傳統，繼續為各大客戶提供高性能、高品質與高經濟效益的產品，助力國產手機騰飛、推動國產晶片突圍、振興中國製造品牌，實力打造“中國芯“！
南芯，為效率而生！