隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，親近大自然的戶外運(yùn)動(dòng)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(duì)于從事于戶外工作，熱愛(ài)自駕游、熱愛(ài)戶外運(yùn)動(dòng)的人們來(lái)說(shuō)，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(yùn)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(chǎng)，近年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，戶外電源開(kāi)始逐步傳導(dǎo)到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模與市場(chǎng)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(jiǎn)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(shuō)明

但是，從技術(shù)角度來(lái)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(gè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)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(shuō)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(zhǎng)階段，整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)門檻，系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度可以說(shuō)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(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)品的核心控制大腦，主要負(fù)責(zé)與各個(gè)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(qiáng)，但是由于“中央”事務(wù)非常繁忙，且外部電源模塊的“瑣事”實(shí)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(huì)安排到各個(gè)“地方”主控進(jìn)行管理。“地方”主控只需要把“中央”主控想要了解的信息上傳下達(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(dòng)電源DC頭輸出模塊、無(wú)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(duì)于C口快充電源模塊“地方”主控MCU的要求越來(lái)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(dú)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(bào)給“中央”主控MCU。

對(duì)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(dú)立PD快充+兩路獨(dú)立多協(xié)議快充，27個(gè)外部GPIO口可以同時(shí)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，芯海科技針對(duì)UFCS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(chǔ)能電源、手機(jī)、PC、平板等終端產(chǎn)品當(dāng)中。

基于CS32G020+CPW3101的儲(chǔ)能產(chǎn)品C接口電源模塊設(shè)計(jì)如下：

在該C口電源模塊設(shè)計(jì)中，一顆CS32G020芯片可同時(shí)對(duì)兩個(gè)C口進(jìn)行獨(dú)立充放電管理，在滿足戶外電源模塊化主流設(shè)計(jì)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(guó)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(guó)快充行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UFCS的制定。近年來(lái)，公司針對(duì)各個(gè)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(shí)現(xiàn)了PD快充產(chǎn)品全領(lǐng)域的系列化布局，能夠?yàn)榭蛻舻慕K端產(chǎn)品PD快充應(yīng)用提供更有針對(duì)性的系統(tǒng)性解決方案。