前言

當前充電寶市場中，“充電器+充電寶”二合一的混動產(chǎn)品格外受消費者喜愛。其核心賣點是一機雙用，出門時只需要攜帶一個設備，既能作為常規(guī)充電器使用，又能在外出時提供充電寶功能，真正實現(xiàn)了輕裝出行。最新市場數(shù)據(jù)也顯示，該細分品類銷量持續(xù)走高，頭部品牌月銷量可達 4 萬 +，因此目前各大廠商也在加速相關產(chǎn)業(yè)的落地。

充電頭網(wǎng)近期在拆解酷態(tài)科10號超級電能充Fusion二合一充電器時，發(fā)現(xiàn)里面用到了南芯科技Turnkey 電源方案，AC 側(cè)以SC3107C 實現(xiàn)高度集成的 AC-DC 變換，電池側(cè)布置兩條獨立的雙向同步升降壓通道，其中 SC8815 對應 C1、SC8726A 對應 C2，全部由協(xié)議/管理 MCU 統(tǒng)一調(diào)度。

該架構在作為充電器時可直接由 AC-DC 給端口供電并并行回充電池，作為充電寶時則由電池經(jīng)各自通道獨立驅(qū)動兩路 USB-C，同時支持旁路充電與滿電斷電芯策略。相比傳統(tǒng)分立組合，這種 Turnkey 方案外圍更簡、BOM 與開發(fā)周期更可控，體積與效率更易兼顧，也為二合一品類在短周期內(nèi)實現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)提供了工程基礎。

南芯科技 Turnkey 二合一混動充電寶方案介紹

為方便了解，充電頭網(wǎng)將酷態(tài)科10號超級電能充Fusion二合一充電器中所用到二合一混動充電寶方案整理成一個電路結構框圖，如下圖所示。

具體來說，在“充電器模式”下，AC 經(jīng) SC3107C 轉(zhuǎn)為高效母線直接供給協(xié)議主控與端口；這顆 IC 把原邊控制器、GaN 功率開關、同步整流控制、協(xié)議與隔離通信整合到單芯片，憑借 SC-PQLINK數(shù)字隔離實現(xiàn)次級閉環(huán)與軟開關/主動式同步整流，目的就是在體積與熱設計受限時，把效率和功率密度頂上去。該機在此模式下可達 100W PD 與 120W 小米澎湃“Turbo”檔，端口分配支持 45W+22W、67W+67W 等組合；與此同時，協(xié)議主控把電池側(cè)兩條雙向通道切到“充電方向”，對電芯進行受控回充，并可進入“旁路充電”，即電芯滿電自動邏輯斷開，長期當桌面充電器使用以減少循環(huán)。

而在“充電寶模式”下，電源主鏈路從 AC-DC 切換到電池側(cè)，兩條獨立的雙向升降壓各司其職，C1 由 SC8815 負責、C2 由 SC8726A 負責。SC8815/SC8726A 都屬于四開關同步升降壓架構，可在電池電壓高于、低于或接近所需 VBUS 時維持高效輸出，并通過 I2C 把目標電壓、電流限值、開關頻率等參數(shù)交給協(xié)議主控統(tǒng)一調(diào)度。

接下來充電頭網(wǎng)也將介紹一下這款方案中所用到的南芯科技芯片。

南芯SC3107C

電源主控芯片SC3107C來自南芯科技的全集成芯片。該芯片采用南芯自研的全集成高壓隔離封裝，內(nèi)置了原邊控制器，氮化鎵功率管，高速隔離數(shù)字通訊模塊SC-PQLIN?，同步整流控制器和協(xié)議芯片。實現(xiàn)了用一顆芯片替代傳統(tǒng)方案中的五顆芯片。

該芯片的高集成度大幅度減少充電器外圍元件數(shù)量，具備開發(fā)周期短，產(chǎn)品性價比高的優(yōu)勢。芯片內(nèi)置的高速數(shù)字隔離通信模塊SC-PQLINK，不僅帶來比光耦更高的系統(tǒng)可靠性，同時還實現(xiàn)了次級控制。芯片利用次級控制優(yōu)勢實現(xiàn)了原邊軟開關和主動式同步整流，提升了電源的整體效率，并降低散熱要求。

該芯片內(nèi)部集成了協(xié)議功能，支持UFCS融合快充，PD快充以及多種主流私有定制協(xié)議。芯片內(nèi)部還集成了軟啟動，供電過壓保護，逐周期電流限制，輸入欠壓保護，輸出過壓保護，輸出過電流保護和輸出短路保護等多種功能和保護。為快充電源的穩(wěn)定和安全保駕護航。

南芯SC8815

用于USB-C1口的同步升降壓控制器來自SOUTHCHIP南芯科技，型號SC8815，是一款帶I2C接口的同步升降壓充電控制器，同時支持電池反向放電工作。芯片支持VBAT電池端36V高壓工作，因此在適配器電壓高于、低于或者等于電池電壓時，均能保證1-6節(jié)鋰電池應用。

當工作系統(tǒng)需要電池提供能量時，SC8815也支持電池反向放電工作，輸出設定的電壓，并且放電最高電壓可達36V。用戶通過I2C接口可以很方便地選擇充電/放電模式，設置充電電流、充電電壓、反向放電電壓、限流值、開關頻率及其它參數(shù)等。

SC8815內(nèi)部集成的10位ADC，可以方便用戶實時檢測讀取VBUS/VBAT電壓和電流，另外，SC8815還可以支持適配器和設備的插拔檢測，最大限度的減少外圍電路及PCB Space，使系統(tǒng)設計極大地簡化。SC8815支持內(nèi)部限流保護、過壓保護、輸出短路保護和過溫保護，從而保證了各種異常情況下的安全。SC8815提供32腳的4x4 QFN封裝。

南芯科技SC8815芯片詳情。

南芯SC8726A

用于USB-C2口的同步升降壓轉(zhuǎn)換器來自南芯科技，型號SC8726A，這是一顆超高效率，集成了4顆功率管的同步Buck-Boost轉(zhuǎn)換器，最大限度簡化客戶系統(tǒng)設計，減少PCB Space及BOM，高效率能夠有效減少熱損耗。

SC8726A支持2.7-22V超寬輸入電壓，以及2.4-22V超寬輸出電壓。集成了I2C功能，方便客戶使用控制芯片，用戶可通過I2C配置輸出電壓，輸出電流限流及開關頻率。SC8726A采用電流控制模式，支持輸出電流限流，動態(tài)輸出電壓調(diào)整，內(nèi)部電流限流，輸出短路保護及過溫保護，確保芯片能夠工作在各種異常情況。SC8726A采用21pin 4x4 QFN封裝。

充電頭網(wǎng)總結

這款二合一混動產(chǎn)品以南芯Turnkey方案為核心形成AC母線+電池雙向母線的電路路徑：SC3107C在插墻場景下直接供電并并行回充，電池滿電可旁路；離線時由SC8815驅(qū)動C1、SC8726A驅(qū)動C2，在協(xié)議芯片統(tǒng)一調(diào)度下覆蓋PD/PPS/UFCS與私有協(xié)議的功率分配。高度集成帶來更短BOM、更小體積與更可控的熱設計，也為雙口并行與不同功率檔位的切換提供了穩(wěn)定基礎，完成了充電器與充電寶兩種形態(tài)的無縫銜接。

這套Turnkey方案組合把二合一混動的復雜工程模板化，適配器側(cè)軟硬件一體化、配套量產(chǎn)資料完善，可直接縮短設計驗證與安規(guī)整改周期，降低供應鏈不確定性，便于品牌基于固件策略做差異化的功率分配與體驗優(yōu)化。