隨著人們物質生(sheng)活(huo)水(shui)平的提高(gao)，親近(jin)大自然的戶外運(yun)動熱潮(chao)不可阻(zu)擋(dang)，成為(wei)新(xin)世代年輕(qing)人更(geng)加熱衷的健康生(sheng)活(huo)方式。但是(shi)(shi)，對于從事于戶外工(gong)作，熱愛自駕游(you)、熱愛戶外運(yun)動的人們來說，戶外生(sheng)活(huo)中缺電是(shi)(shi)亟待解(jie)決的難(nan)題(ti)，因(yin)而“戶外電源”新(xin)品類(lei)應運(yun)而生(sheng)。
機(ji)構數據(ju)顯示，自2016年(nian)(nian)到2021年(nian)(nian)，全(quan)球戶外(wai)電源出貨量(liang)(liang)增幅超90倍。早期產業主(zhu)要集中(zhong)在出口(kou)市(shi)場(chang)，近年(nian)(nian)來隨著國(guo)內儲(chu)能(neng)產業的飛速發(fa)展，戶外(wai)電源開始逐(zhu)步傳導到國(guo)內市(shi)場(chang)，產業規(gui)模與市(shi)場(chang)銷量(liang)(liang)持續猛增。
戶外電源與充電寶的區別
所謂(wei)戶(hu)(hu)外電源產(chan)品(pin)，從用(yong)戶(hu)(hu)層面可(ke)以簡單理解為(wei)傳統充電寶的“大型(xing)化”。大型(xing)化主(zhu)要(yao)體現(xian)在幾(ji)方面：
√ 功率大型化
√ 目標設備大型化
√ 輸出電壓大(da)型(xing)化
√ 輸出(chu)接口(kou)大型化(hua)
√ 接(jie)口數量大型化
戶外電(dian)源與傳(chuan)統充電(dian)寶的產品差異化說明
但是(shi)(shi)，從技(ji)術(shu)角度來剖析，戶外(wai)(wai)電(dian)(dian)源與傳(chuan)統充(chong)電(dian)(dian)寶存在天壤(rang)之別。目前，充(chong)電(dian)(dian)寶產(chan)品已經發(fa)展到了白熱化階(jie)段(duan)，整個系(xi)統技(ji)術(shu)設(she)計路線都(dou)是(shi)(shi)圍繞極(ji)致的成(cheng)本追求和(he)集成(cheng)化追求發(fa)展，充(chong)電(dian)(dian)寶SOC芯片可以說除了電(dian)(dian)感、電(dian)(dian)容(rong)、接口、按(an)鍵等不(bu)能(neng)集成(cheng)的器件外(wai)(wai)，幾乎把所有能(neng)集成(cheng)的功(gong)能(neng)都(dou)集成(cheng)到芯片里面去了。而戶外(wai)(wai)電(dian)(dian)源產(chan)品當(dang)前正處于快速增長階(jie)段(duan)，整個系(xi)統技(ji)術(shu)設(she)計路線是(shi)(shi)圍繞極(ji)致安全可靠和(he)系(xi)統模塊化的兩大(da)訴求發(fa)展。
戶(hu)外電源產品(pin)的(de)系(xi)統應(ying)用設計架構圖
由上圖可以看到戶外(wai)電(dian)源(yuan)(yuan)產(chan)品涉(she)及(ji)的(de)電(dian)源(yuan)(yuan)模塊非常多，并(bing)且涉(she)及(ji)到AC-DC雙向逆變(bian)、大(da)功率充放電(dian)管理等技術，存在很高的(de)電(dian)源(yuan)(yuan)技術設計門檻，系統設計難(nan)度可以說是傳統充電(dian)寶的(de)指數倍(bei)。
芯海PD芯片的戶外電源應用
在戶(hu)外電源(yuan)的(de)系(xi)統架構(gou)中，主控(kong)(kong)MCU是整個儲能(neng)產(chan)品的(de)核(he)心控(kong)(kong)制大腦，主要負責與各(ge)個電源(yuan)接口模塊通信管(guan)(guan)(guan)理(li)和系(xi)統控(kong)(kong)制管(guan)(guan)(guan)理(li)，其中系(xi)統控(kong)(kong)制又(you)包括顯示(shi)管(guan)(guan)(guan)理(li)、按(an)鍵管(guan)(guan)(guan)理(li)、溫控(kong)(kong)管(guan)(guan)(guan)理(li)、照明管(guan)(guan)(guan)理(li)、藍牙通信管(guan)(guan)(guan)理(li)、風(feng)扇(shan)模塊管(guan)(guan)(guan)理(li)。
雖(sui)然中央(yang)主(zhu)控MCU處(chu)理能力很(hen)強，但是由(you)于“中央(yang)”事務非(fei)常繁忙，且(qie)外部(bu)電(dian)源模塊的(de)“瑣事”實在(zai)太多，因此也很(hen)難兩(liang)者兼(jian)顧。因此，外部(bu)電(dian)源模塊的(de)“瑣事”通(tong)常會安排(pai)到各(ge)個“地(di)方(fang)”主(zhu)控進行管理。“地(di)方(fang)”主(zhu)控只(zhi)需要(yao)把(ba)“中央(yang)”主(zhu)控想要(yao)了解的(de)信息(xi)上傳下達(da)即可。
戶外電(dian)源(yuan)(yuan)的(de)外部(bu)電(dian)源(yuan)(yuan)模(mo)塊(kuai)主要包括雙向逆變AC-DC轉換(huan)模(mo)塊(kuai)、應(ying)急(ji)啟(qi)動(dong)電(dian)源(yuan)(yuan)DC頭輸(shu)出模(mo)塊(kuai)、無線(xian)充(chong)管理模(mo)塊(kuai)、C口快充(chong)電(dian)源(yuan)(yuan)模(mo)塊(kuai)、A口快充(chong)電(dian)源(yuan)(yuan)模(mo)塊(kuai)。“中(zhong)央”主控與“地方”主控的(de)通信交互接(jie)(jie)(jie)口方式一般為IIC接(jie)(jie)(jie)口，也有(you)UART接(jie)(jie)(jie)口或SPI接(jie)(jie)(jie)口。
隨著(zhu)PD協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)及(ji)(ji)UFCS協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)的普及(ji)(ji)，戶外電(dian)(dian)源產(chan)品對(dui)于C口快充(chong)電(dian)(dian)源模塊“地(di)方”主控(kong)MCU的要(yao)求(qiu)越(yue)來越(yue)高。除了需要(yao)支(zhi)持PD協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)、SCP協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)、AFC協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)、QC協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)、VOOC協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)、UFCS協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)等多種(zhong)協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)之外，還(huan)要(yao)能夠根據(ju)與終端(duan)協(xie)(xie)商情況，分別(bie)控(kong)制(zhi)多路獨立DCDC輸出(chu)給到(dao)終端(duan)充(chong)電(dian)(dian)，還(huan)能支(zhi)持多種(zhong)通信接(jie)口把(ba)C口的協(xie)(xie)議(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)情況及(ji)(ji)功率(lv)情況上報給“中央”主控(kong)MCU。
對于該“地方(fang)”MCU主控要求，芯海科技(ji)CS32G020可(ke)以完(wan)美(mei)勝任。CS32G020支持(chi)兩路獨立PD快充(chong)+兩路獨立多(duo)協議快充(chong)，27個外(wai)部GPIO口可(ke)以同時(shi)控制(zhi)兩路BUCK/BOOST電(dian)源，并(bing)且(qie)支持(chi)多(duo)種外(wai)設接口包括IIC、SPI、UART。安(an)全方(fang)面CC耐壓(ya)支持(chi)25V，Latch Up 400mA，ESD-8KV。
除此之(zhi)外，芯海科技針對UFCS協議推出了專用(yong)協議芯片(pian)：CPW3101。該(gai)產品可以支持雙向UFCS通信(xin)控(kong)制，可用(yong)于儲能電源、手機、PC、平(ping)板等(deng)終端產品當中。
基于CS32G020+CPW3101的儲能產品C接口電源模塊(kuai)設(she)計如下(xia)：
在該(gai)C口電源(yuan)模(mo)(mo)塊設計中，一顆CS32G020芯(xin)片可同時對兩個C口進行獨立充放(fang)電管(guan)理，在滿足戶外電源(yuan)模(mo)(mo)塊化(hua)主流(liu)設計的基礎上，大(da)大(da)降低模(mo)(mo)塊的BOM成本以及模(mo)(mo)塊體積。
芯(xin)海科技(ji)作為國內首批推(tui)出(chu)USB PD快(kuai)充(chong)協(xie)議芯(xin)片的(de)芯(xin)片原廠，參與了中國快(kuai)充(chong)行業標準(zhun)UFCS的(de)制定。近(jin)年來，公司針對各個細分的(de)應(ying)用領域，相繼推(tui)出(chu)多款PD快(kuai)充(chong)旗(qi)艦新品，在(zai)安全性(xing)、易(yi)用性(xing)等方面精益求精，實現了PD快(kuai)充(chong)產(chan)(chan)品全領域的(de)系(xi)列(lie)化布局，能(neng)夠為客戶的(de)終端產(chan)(chan)品PD快(kuai)充(chong)應(ying)用提(ti)供更有針對性(xing)的(de)系(xi)統性(xing)解決方案。