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            安營扎寨 安“芯”戶外 | 芯??萍糃S32G020的戶外電源應用
            2022-10-24

            隨著人們物質生活水平的提高,親近大自然的戶外運動熱潮不可阻擋,成為新世代年輕人更加熱衷的健康生活方式。但是,對于從事于戶外工作,熱愛自駕游、熱愛戶外運動的人們來說,戶外生活中缺電是亟待解決的難題,因而“戶外電源”新品類應運而生。

            機構數據顯示,自2016年到2021年,全球戶外電源出貨量增幅超90倍。早期產業主要集中在出口市場,近年來隨著國內儲能產業的飛速發展,戶外電源開始逐步傳導到國內市場,產業規模與市場銷量持續猛增。

            戶外電源與充電寶的區別

            所謂戶外電源產品,從用戶層面可以簡單理解為傳統充電寶的“大型化”。大型化主要體現在幾方面:

            √  功率大型化

            √  目標設備大型化

            √  輸出電壓大型化

            √  輸出接口大型化

            √  接口數量大型化

            戶外電源與傳統充電寶的產品差異化說明

            但是,從技術角度來剖析,戶外電源與傳統充電寶存在天壤之別。目前,充電寶產品已經發展到了白熱化階段,整個系統技術設計路線都是圍繞極致的成本追求和集成化追求發展,充電寶SOC芯片可以說除了電感、電容、接口、按鍵等不能集成的器件外,幾乎把所有能集成的功能都集成到芯片里面去了。而戶外電源產品當前正處于快速增長階段,整個系統技術設計路線是圍繞極致安全可靠和系統模塊化的兩大訴求發展。

            戶外電源產品的系統應用設計架構圖

            由上圖可以看到戶外電源產品涉及的電源模塊非常多,并且涉及到AC-DC雙向逆變、大功率充放電管理等技術,存在很高的電源技術設計門檻,系統設計難度可以說是傳統充電寶的指數倍。

            芯海PD芯片的戶外電源應用

            在戶外電源的系統架構中,主控MCU是整個儲能產品的核心控制大腦,主要負責與各個電源接口模塊通信管理和系統控制管理,其中系統控制又包括顯示管理、按鍵管理、溫控管理、照明管理、藍牙通信管理、風扇模塊管理。

            雖然中央主控MCU處理能力很強,但是由于“中央”事務非常繁忙,且外部電源模塊的“瑣事”實在太多,因此也很難兩者兼顧。因此,外部電源模塊的“瑣事”通常會安排到各個“地方”主控進行管理?!暗胤健敝骺刂恍枰选爸醒搿敝骺叵胍私獾男畔⑸蟼飨逻_即可。

            戶外電源的外部電源模塊主要包括雙向逆變AC-DC轉換模塊、應急啟動電源DC頭輸出模塊、無線充管理模塊、C口快充電源模塊、A口快充電源模塊?!爸醒搿敝骺嘏c“地方”主控的通信交互接口方式一般為IIC接口,也有UART接口或SPI接口。

            隨著PD協議及UFCS協議的普及,戶外電源產品對于C口快充電源模塊“地方”主控MCU的要求越來越高。除了需要支持PD協議、SCP協議、AFC協議、QC協議、VOOC協議、UFCS協議等多種協議之外,還要能夠根據與終端協商情況,分別控制多路獨立DCDC輸出給到終端充電,還能支持多種通信接口把C口的協議情況及功率情況上報給“中央”主控MCU。

            對于該“地方”MCU主控要求,芯??萍糃S32G020可以完美勝任。CS32G020支持兩路獨立PD快充+兩路獨立多協議快充,27個外部GPIO口可以同時控制兩路BUCK/BOOST電源,并且支持多種外設接口包括IIC、SPI、UART。安全方面CC耐壓支持25V,Latch Up 400mA,ESD-8KV。

            除此之外,芯??萍坚槍FCS協議推出了專用協議芯片:CPW3101。該產品可以支持雙向UFCS通信控制,可用于儲能電源、手機、PC、平板等終端產品當中。

            基于CS32G020+CPW3101的儲能產品C接口電源模塊設計如下:

            在該C口電源模塊設計中,一顆CS32G020芯片可同時對兩個C口進行獨立充放電管理,在滿足戶外電源模塊化主流設計的基礎上,大大降低模塊的BOM成本以及模塊體積。

            芯??萍甲鳛閲鴥仁着瞥鯱SB PD快充協議芯片的芯片原廠,參與了中國快充行業標準UFCS的制定。近年來,公司針對各個細分的應用領域,相繼推出多款PD快充旗艦新品,在安全性、易用性等方面精益求精,實現了PD快充產品全領域的系列化布局,能夠為客戶的終端產品PD快充應用提供更有針對性的系統性解決方案。


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