隨著人們物質(zhì)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(yīng)運而生。
機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)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(chǎn)業(yè)主要集中在出口市場,近年來隨著國內(nèi)儲能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,戶外電源開始逐步傳導(dǎo)到國內(nèi)市場,產(chǎn)業(yè)規(guī)模與市場銷量持續(xù)猛增。
戶外電源與充電寶的區(qū)別
所謂戶外電源產(chǎn)品,從用戶層面可以簡單理解為傳統(tǒng)充電寶的“大型化”。大型化主要體現(xiàn)在幾方面:
√ 功率大型化
√ 目標(biāo)設(shè)備大型化
√ 輸出電壓大型化
√ 輸出接口大型化
√ 接口數(shù)量大型化
戶外電源與傳統(tǒng)充電寶的產(chǎn)品差異化說明
但是,從技術(shù)角度來剖析,戶外電源與傳統(tǒng)充電寶存在天壤之別。目前,充電寶產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到了白熱化階段,整個系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計路線都是圍繞極致的成本追求和集成化追求發(fā)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(chǎn)品當(dāng)前正處于快速增長階段,整個系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計路線是圍繞極致安全可靠和系統(tǒng)模塊化的兩大訴求發(fā)展。
戶外電源產(chǎn)品的系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計架構(gòu)圖
由上圖可以看到戶外電源產(chǎn)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(shù),存在很高的電源技術(shù)設(shè)計門檻,系統(tǒng)設(shè)計難度可以說是傳統(tǒng)充電寶的指數(shù)倍。
芯海PD芯片的戶外電源應(yīng)用
在戶外電源的系統(tǒng)架構(gòu)中,主控MCU是整個儲能產(chǎn)品的核心控制大腦,主要負(fù)責(zé)與各個電源接口模塊通信管理和系統(tǒng)控制管理,其中系統(tǒng)控制又包括顯示管理、按鍵管理、溫控管理、照明管理、藍(lán)牙通信管理、風(fēng)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(wù)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(jìn)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_(dá)即可。
戶外電源的外部電源模塊主要包括雙向逆變AC-DC轉(zhuǎn)換模塊、應(yīng)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。“中央”主控與“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(xié)議及UFCS協(xié)議的普及,戶外電源產(chǎn)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(xié)議、SCP協(xié)議、AFC協(xié)議、QC協(xié)議、VOOC協(xié)議、UFCS協(xié)議等多種協(xié)議之外,還要能夠根據(jù)與終端協(xié)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(xié)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,芯海科技CS32G020可以完美勝任。CS32G020支持兩路獨立PD快充+兩路獨立多協(xié)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(shè)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(xié)議推出了專用協(xié)議芯片:CPW3101。該產(chǎn)品可以支持雙向UFCS通信控制,可用于儲能電源、手機(jī)、PC、平板等終端產(chǎn)品當(dāng)中。
基于CS32G020+CPW3101的儲能產(chǎn)品C接口電源模塊設(shè)計如下:
在該C口電源模塊設(shè)計中,一顆CS32G020芯片可同時對兩個C口進(jìn)行獨立充放電管理,在滿足戶外電源模塊化主流設(shè)計的基礎(chǔ)上,大大降低模塊的BOM成本以及模塊體積。
芯海科技作為國內(nèi)首批推出USB PD快充協(xié)議芯片的芯片原廠,參與了中國快充行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UFCS的制定。近年來,公司針對各個細(xì)分的應(yīng)用領(lǐng)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(xiàn)了PD快充產(chǎn)品全領(lǐng)域的系列化布局,能夠為客戶的終端產(chǎn)品PD快充應(yīng)用提供更有針對性的系統(tǒng)性解決方案。