南芯科技电动工具多节锂电池充放电管理解决方案

据悉，欧盟宣布2024年统一使用Type-C口，有数据预测，在实现充电口统一后，不仅能为消费者节约2.5亿欧元/年的开销，还能减少1.1万吨的电子垃圾。使用Type-C口快充代替传统充电设备，能大大减少电子垃圾，提升充电效率，降低能源浪费。

最新的USB PD3.1快充标准，充电功率从原有的100W提升至240W甚至更高，并支持最大48V 的电压输出，快充场景也从消费电子等领域进一步延伸至物联网设备、智能家居、电动工具、通信和安防设备、汽车和医疗等领域。

 

统计数据显示，电动工具每年出货量过亿台，成为十大快充主流应用场景之一，然而电动工具的快充渗透率却不高。电动工具内置的动力电芯具有高性能的充放电能力，十分适合使用快充，消费者也对电动工具快充的需求也十分强烈。

 

南芯科技推出SC5650+SC8815+SC2021A快充方案，助力手持式电动工具TypeC双向快速充放电。

 

使用这套方案，未来将不再需要使用专用的适配器充电，一套Type-C口快充即可完美适配日常充电需求。

支持PD及多种快充协议，可对5V~20V适配器电压进行高效率升降压变换，对多组串电池进行充电。

还支持最大60W的反向放电，作为充电宝给其他Type-C口的便携设备进行快充，满足用户应急之需。该

方案待机电流仅4uA，即使长时间不使用也可以最大限度保留电池电量，方便用户再次使用。

 

 SC5650+SC8815+SC2021A 

针对手持式电动工具TypeC双向充放电需求，可采用南芯锂电保护芯片SC5650搭配同步升降压控制芯片SC8815及快充协议控制芯片SC2021A方案，高度精简集成方案，适用于多节电池升降压充放电，效率高达96.2%，极低待机电流（4uA），多重保护。

demo展示：

 

长度：最大40mm  宽度：最大40mm  高度：最大9mm

方案框图展示：

方案优势：

适用于电动工具的充放电设计

适用于2-5节电池的升降压充电器

充电/放电功率高达65W（20V 3.25A）

极低待机电流（4uA）

充电管理，包括涓流充电、CC充电、CV充电和充电终止

效率高达96.2%

低电压纹波

UVP、OVP、OCP、SCP、OTP多项防护

精简PCB尺寸(40mm*40mm)

效率曲线：

充电曲线：

具纹波和瞬态响应：

低待机电流：

 

产品介绍

SC5650  

2-5节锂电池的高精度保护器。

产品特征：

支持2-5节电池的锂电池保护器

IC工作温度范围:-45℃~+85℃

支持过压保护(OVP) √ 3.0 V至4.575V，±25mV精度(+25℃)

支持电压保护(UVP) √ 1.2V至3V，±50mV精度(+25℃)

支持电池断线检测保护

支持过压二级保护和显示

通过外部电阻调整OVP和UVP延迟时间

支持3级放电过电流保护:

放电过流一级保护点: 10mV-85mV

放电过流二级保护点: 20mV-170mV

短路保护点: 40mV-340mV

支持充电过电流保护(COC)

充电过流保护点: 5mV-80mV

支持电池温度保护

COC: 5mV-80mV

支持电池温度保护

COT:+45℃/+50℃

CUT: -5℃/0℃

DOT: +6℃/+70℃

DUT: -15℃/-10℃

支持NTC断开检测

支持0V电池充电功能

支持充电和放电路径异口应用

支持级联应用

支持热关断

低功耗:

正常模式(典型值为20uA)

睡眠模式(典型值为6uA)

应用场景：

电动工具

电动自行车

备用电池

SC2021A  

Type-C/ PD和双DPDM的快充控制器（ACDC）。

产品特征：

USB Type-C

支持Type-C接收协议

可配置电阻Rp

USB 功率传输

支持DFP USB PD 3.0（含PPS）

硬件BMC发送器和接收器

全功能物理层

硬件检测消息并自动回复GoodCRC

自动检测硬件复位消息（hardreset）

集成PD 3.0协议引擎

集成VCONN并支持电子标记的SOP’

双DPDM快充接口

集成 2组固件控制的 DPDM 接口

支持苹果充电，BC1.2, DCP, HVDCP, FC, AFC, FCP, SCP, VOOC, UART 和其他专有充电协

MCU子系统

集成32-bit高性能MCU核

32k-Byte OTP和2.5k-Byte RAM

预留独立空间存放芯片ID码

支持UART、I2C接口和多个I/O

支持睡眠模式

模拟模块

支持适配器OPTO接口

支持DCDC FB调压接口

内置双DAC用于 CC/CV 环路控制

10-bit ADC监控电压、电流和外部信号

集成高边电流检测放大器

集成NMOS栅驱动器

集成VBUS放电路径

集成温度传感模块

保护机制

CC1/CC2最高可承受26V电压

DP/DP最高可承受12V电压

芯片提供多重保护机制：OVP, UVP, SCP, VCONN OVP, VCONN， OCP, VCONN SCP, OTP, DPDM OVP, CC OVP

封装：32-pin QFN 4mm x 4mm x 0.75mm

应用场景：

墙充适配器

旅充适配器

车载充电器

  SC8815  

支持充放电双向、带I2C控制接口的高效、同步升降压（buck-boost）充电控制芯片(DCDC )。

产品特征：

支持1-6节电池升降压充电 ，完整的充电循环管理，包括涓流充电、恒流充电、恒压充电、充电截止 

反向升降压放电工作

VBAT宽范围：2.7V至36V，最高可达40V

VBUS宽范围：2.7V至36V，最高可达40V

I2C可编程控制充电电流及充电电压

I2C可编程控制反向输出电压

I2C可编程控制输入及输出限流

I2C可编程控制开关频率

内部集成10bit ADC

充电状态指示

事件监测：适配器接入和负载接入自动检测

功率路径管理

完善的保护：欠压保护、过压保护、过流保护、短路保护，热关断保护 

QFN-32封装

应用场景：

具有快充功能的移动电源

USB电源传输

Type C 集线器

工业用电源供应器

 结 语   

南芯SC5650+SC8815+SC2021A快充方案将为电动工具再次“赋能”。

对于用户来说，无需携带专用充电器即可为电动工具充电，同时具备放电功能可作为充电宝使用对手机等便携电子设备进行补电。对厂家来说，无需附赠专用充电器，降低了企业生产成本。对环境来说，也避免了使用寿命到期后，新的电子垃圾的产生。

审核编辑：刘清