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    英集芯IP2368電動工具快充方案評測:單芯片搞定100W
    來源:充電頭網 時間:2021-12-15 14:48

     

    前言

     

    目前,越來越多的電動工具都采用了內置電池的設計,以此來提升產品的便攜性。對于電動工具而言,內部往往都需要采用多串鋰電池的架構,通過高電壓平臺給電機供電。所以把主流的高壓快充技術用在電動工具產品中具有先天優勢。

     

    不過從目前電動工具市場來看,快充技術的普及程度非常低,大部分仍采用傳統的專用適配器充電,效率和通用性都不是很好。而根據調研機構的數據顯示,每年電動工具市場都有超過億臺的出貨量,由此可見電動工具市場的有著巨大的快充發展潛力。

     

    此圖片僅供參考

     

    在前不久,業內知名芯片品牌英集芯推出了一款升降壓架構、支持2到6串鋰電池、磷酸鐵鋰電池充電的電源管理芯片IP2368,用一顆芯片就能讓傳統電動工具無縫升級USB PD快充,并且能夠支持最大100W的充電功率,應用于電動工具產品中,可以大大節省充電時間,提升工作效率。

     

    目前,充電頭網已經拿到了基于英集芯IP2368開發的100W電動工具方案,今天就帶大家詳細了解一下這套方案的性能。

     

     

    一、英集芯IP2368電動工具方案簡介

     

     

    充電頭網拿到的這套IP2368電動工具方案除了PCB主板之外,還額外配備了一個電池組。其中電池組由8節鋰離子電芯組成,4串2并架構,充電限制電壓為16.8V,額定容量為5.2Ah。

     

     

    電源主控PCB板的設計非常精簡,居中僅有一顆英集芯IP2368主控芯片,外置兩顆升降壓功率MOS管,充電接口的規格為USB-C。

     

     

    電源主控PCB板的背面僅有一顆功率電感和兩顆固態濾波電容,并絲印有英集芯logo以及IP2368型號。

     

     

    英集芯IP2368內置四管H橋同步升降壓開關管驅動,支持PD3.0、AFC、FCP等多種快充協議,可自動申請快充以最大功率充電,輸入端支持5-20V電壓,通過升降壓電壓轉換,自動切換升壓或降壓,調節輸出電壓為多串電池組充電,還支持最大100W的反向放電輸出,填補了多串大功率鋰電池充電的市場空白。

     

    英集芯IP2368支持使用2-6節串聯的電池組,電池充滿電壓支持電阻設置,適配磷酸鐵鋰和三元鋰電池,充分滿足不同設備的電池種類。IP2368默認支持四燈電量指示,電池組初始容量可通過電阻配置,可實現精準的電量顯示。

     

     

     

     

    英集芯IP2368詳細規資料

     

     

     

     

    二、英集芯IP2368電動工具方案測試

     

    關于英集芯IP2368方案的測試主要分為輸出協議及PDO、兼容性、循環充放電、待機功耗、轉換效率五個部分,通過測試可以讓大家對這套方案的性能有一個深入了解。

     

     

    1、輸出協議及PDO

     

     

     

    使用ChargerLAB POWER-Z KT002直接測試該方案的輸出協議,顯示支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP、QC2.0、PD3.0等協議。

     

     

    在PDO方面,顯示支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位。

     

     

    2、輸入兼容性測試

     

     

    使用Anker 20W安芯充通過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電,輸入功率為8.81V 2.24A 19.83W。

     

     

    使用TEGIC 30W氮化鎵充電器通過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電,輸入功率為20.26V 1.42A 28.83W。

     

     

    使用努比亞76W氮化鎵充電器通過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電,輸入功率為19.47V 2.82A 54.92W。

     

     

    使用閃極100W氮化鎵充電器通過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電,輸入功率為20.14V 4.96A 100.1W。

     

     

    使用蘋果140W氮化鎵充電器通過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電,輸入功率為20.31V 4.64A 94.44W。

     

     

     

    輸入方面基本上選擇的一些熱門的充電器都可以輸出滿載的功率,最高100W左右,20W小功率的充電器也能實現快充。由此可見,常規的手機充電也能對該電動工具方案實現快充,幾乎不挑充電器,通用性非常好。

     

     

    柱狀圖這里幾款100W的充電器自然排在前面,下面的柱狀圖排列按照充電器的最大輸出功率有序排列。

     

     

    3、輸出兼容性測試

     

     

     

    使用英集芯IP2368電動工具方案為iPhone 13 Pro Max充電,功率為8.91V 2.93A 26.19W。

     

     

     

    iPad Pro支持PD快充,使用英集芯IP2368電動工具方案為iPad Pro充電,可以觸發15V高壓快充,功率為32.92W。

     

     

     

    MacBook Pro 16 M1 Max配備的雷電4接口支持USB PD快充協議,使用英集芯IP2368電動工具方案為MacBook Pro 16 M1 Max充電,功率為19.31V 4.73A 91.42W。

     

     

     

    任天堂Switch的底座TV模式需要輸入15V電壓,且具備15V3A檔位才可以激活,實測使用英集芯IP2368電動工具方案為Switch的底座TV模式充電,底座接收15V高壓,成功激活底座TV模式。

     

     

     

     

    測試數據匯總,針對手機大部分都可以提供PD快充,游戲機、iPad以及筆記本則觸發15和20V高壓快充。

     

     

     

    柱狀圖這里,筆記本的功率均排在前面,除此之外整體上看柱狀圖的走向較為平緩。

     

     

    4、充放電循環測試

     

     

     

    使用100W充電器通過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電,34分前輸入功率在97W左右,隨后功率和電流持續走低,于1小時30分充電結束。

     

     

     

    讓電池通過英集芯IP2368電動工具方案以5V3A 15W的功率持續放電,測試于4小時44分結束。

     

     

     

    將輸出檔位提升至9V3A 27W功率持續放電,最終測試于2小時42分結束。

     

     

     

    讓電池通過英集芯IP2368電動工具方案以12V3A 36W的功率持續放電,測試于2小時2分結束。

     

     

     

    讓電池通過英集芯IP2368電動工具方案以15V3A 45W的功率持續放電,測試于1小時37分結束。

     

     

     

    最后讓電池通過英集芯IP2368電動工具方案以20V5A 100W的功率持續放電,測試于34分結束。

     

     

    5、待機功耗

     

     

     

    待機功耗部分,先將電池組拆下,然后使用接上模擬電池,并激活PCB板。通過模擬電池可見,英集芯IP2368電動工具方案的待機電流約為0.217mA,功率0.003W。

     

     

    6、效率測試

     

    效率測試部分,接上模擬電池后,另一端先后接上電源或者負載,并使用兩塊萬用表檢測板端電壓,分別測試低電量、半電量、滿電量三種狀態下100W充放電時的板端效率。

     

    先來測試充電模式下的板端效率:

     

     

     

    將模擬電池的電壓設置為12.25V,模擬低電量狀態,并使用快充電源給模擬電池充電。此時板端輸入電壓為19.505V,電流5.037A;板端輸出電壓12.42V,電流7.477A。通過計算,此狀態下的轉換效率約為94.52%。

     

     

     

    將模擬電池的電壓設置為14.65V,模擬半電量狀態,同樣使用快充電源給模擬電池充電。此時板端輸入電壓為19.506V,電流5.003A;板端輸出電壓14.79V,電流6.317A。通過計算,此狀態下的轉換效率約為95.73%。

     

     

     

    將模擬電池的電壓設置為16.55V,模擬滿電量狀態,使用快充電源給模擬電池充電,測得板端輸入電壓為19.507V,電流4.981A;板端輸出電壓16.67V,電流5.619A。通過計算,此狀態下的轉換效率約為96.4%。

     

     

     

    英集芯IP2368電動工具方案100W充電轉換效率一覽表。

     

    測試完100W充電效率之后,再來測試100W放電效率。同樣選用模擬電池分別模擬低電量、半電量、滿電量三種狀態。輸出端正負極接電子負載,并從C口連接誘騙器用于誘騙20V電壓。

     

     

     

    首先來測試低電量模式下的100W輸出效率,將模擬電池的電壓設置為12.7V,負載電流直接設置為5A。此時測得板端輸入電壓為12.4V,輸入電流電流8.467A;負載端電壓19.876V,經計算效率約為94.66%。

     

     

     

    將模擬電池電壓設為15.11V,模擬半電量狀態,此時板端輸入電壓為14.85V,輸入電流6.97A;板端輸出電壓19.87V,輸出電流5A,計算得效率約為96.5%。

     

     

    將模擬電池電壓設為16.81V,模擬滿電量狀態,此時板端輸入電壓為16.57V,輸入電流6.206A;板端輸出電壓19.875V,輸出電流5A。計算得效率約為96.63%。

     

     

    英集芯IP2368電動工具方案在100W升壓輸出時,轉換效率一覽表。

     

     

    充電頭網總結

     

    每年上億臺的出貨量造就了龐大的電動工具市場,不過目前快充技術在電動工具市場的應用還有待推進,現有量產電動工具產品中僅有少部分產品用上了快充技術。英集芯作為業內知名芯片品牌,基于自身在DC-DC電源芯片以及協議芯片領域的技術優勢,率先推出電動工具專用快充方案,不僅支持100W大功率充放電,而且還擁有極簡的外圍電路,為傳統廠商以及新晉品牌提供了一站式的快充解決方案。

     

    英集芯IP2368電動工具方案具有高度集成、多協議、雙向100W大功率快充等諸多特點,實測能夠兼容市場面主流的充電器充電,應用在電動工具上可以提升產品對充電器的通用性;同時在輸出方面,也能滿足筆電、手機、平板、游戲機等常用電子設備的應急充電需求。效率方面,無論是充電還是放電,無論是低電量還是高電量,IP2368的板端效率都能達到94%以上,可簡化散熱需求。

     

    據了解,英集芯除了推出IP2368之外,還同步推出了IP2326、IP2365等多款方案,其中IP2326目前已經在小米米家電動螺絲刀批量應用。

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