安營扎寨 安“芯”戶外 | 芯?？萍糃S32G020的戶外電源應用

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(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，近年來隨著國內儲能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，戶外電源開始逐步傳導到國內市場，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

√ 目標設備大型化

√ 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)技術設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)品當前正處于快速增長階段，整個系統(tǒng)技術設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)應用設計架構圖

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，存在很高的電源技術設計門檻，系統(tǒng)設計難度可以說是傳統(tǒng)充電寶的指數(shù)倍。

芯海PD芯片的戶外電源應用

在戶外電源的系統(tǒng)架構中，主控MCU是整個儲能產(chǎn)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(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?a target="_blank">信息上傳下達即可。

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。“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?？萍?/u>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、PC、平板等終端產(chǎn)品當中。

基于CS32G020+CPW3101的儲能產(chǎn)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?a target="_blank">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(xiàn)了PD快充產(chǎn)品全領域的系列化布局，能夠為客戶的終端產(chǎn)品PD快充應用提供更有針對性的系統(tǒng)性解決方案。