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前言
目前，越來(lái)越多的電動(dòng)工具都采用了內(nèi)置電池的設(shè)計(jì)，以此來(lái)提升產(chǎn)品的便攜性。對(duì)于電動(dòng)工具而言，內(nèi)部往往都需要采用多串鋰電池的架構(gòu)，通過(guò)高電壓平臺(tái)給電機(jī)供電。所以把主流的高壓快充技術(shù)用在電動(dòng)工具產(chǎn)品中具有先天優(yōu)勢(shì)。
不過(guò)從目前電動(dòng)工具市場(chǎng)來(lái)看，快充技術(shù)的普及程度非常低，大部分仍采用傳統(tǒng)的專用適配器充電，效率和通用性都不是很好。而根據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示，每年電動(dòng)工具市場(chǎng)都有超過(guò)億臺(tái)的出貨量，由此可見(jiàn)電動(dòng)工具市場(chǎng)的有著巨大的快充發(fā)展?jié)摿Α?/h3>

在前不久，業(yè)內(nèi)知名芯片品牌英集芯推出了一款升降壓架構(gòu)、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(tǒng)電動(dòng)工具無(wú)縫升級(jí)USB PD快充，并且能夠支持最大100W的充電功率，應(yīng)用于電動(dòng)工具產(chǎn)品中，可以大大節(jié)省充電時(shí)間，提升工作效率。 
目前，充電頭網(wǎng)已經(jīng)拿到了基于英集芯IP2368開(kāi)發(fā)的100W電動(dòng)工具方案，今天就帶大家詳細(xì)了解一下這套方案的性能。
一、英集芯IP2368電動(dòng)工具方案簡(jiǎn)介

這套IP2368電動(dòng)工具方案除了PCB主板之外，還額外配備了一個(gè)電池組。其中電池組由8節(jié)鋰離子電芯組成，4串2并架構(gòu)，充電限制電壓為16.8V，額定容量為5.2Ah。

電源主控PCB板的設(shè)計(jì)非常精簡(jiǎn)，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(guī)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(tài)濾波電容，并絲印有英集芯logo以及IP2368型號(hào)。 

英集芯IP2368內(nèi)置四管H橋同步升降壓開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)，支持PD3.0、AFC、FCP等多種快充協(xié)議，可自動(dòng)申請(qǐng)快充以最大功率充電，輸入端支持5-20V電壓，通過(guò)升降壓電壓轉(zhuǎn)換，自動(dòng)切換升壓或降壓，調(diào)節(jié)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(bǔ)了多串大功率鋰電池充電的市場(chǎng)空白。

英集芯IP2368支持使用2-6節(jié)串聯(lián)的電池組，電池充滿電壓支持電阻設(shè)置，適配磷酸鐵鋰和三元鋰電池，充分滿足不同設(shè)備的電池種類。IP2368默認(rèn)支持四燈電量指示，電池組初始容量可通過(guò)電阻配置，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的電量顯示。

 

 

二、英集芯IP2368電動(dòng)工具方案測(cè)試

關(guān)于英集芯IP2368方案的測(cè)試主要分為輸出協(xié)議及PDO、兼容性、循環(huán)充放電、待機(jī)功耗、轉(zhuǎn)換效率五個(gè)部分，通過(guò)測(cè)試可以讓大家對(duì)這套方案的性能有一個(gè)深入了解。

1、輸出協(xié)議及PDO

使用ChargerLAB POWER-Z KT002直接測(cè)試該方案的輸出協(xié)議，顯示支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP、QC2.0、PD3.0等協(xié)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(cè)試 

使用Anker 20W安芯充通過(guò)英集芯IP2368電動(dòng)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(guò)英集芯IP2368電動(dòng)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(guò)英集芯IP2368電動(dòng)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(guò)英集芯IP2368電動(dòng)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(guò)英集芯IP2368電動(dòng)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(shí)現(xiàn)快充。由此可見(jiàn)，常規(guī)的手機(jī)充電也能對(duì)該電動(dòng)工具方案實(shí)現(xiàn)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(cè)試 

使用英集芯IP2368電動(dòng)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(dòng)工具方案為iPad Pro充電，可以觸發(fā)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(xié)議，使用英集芯IP2368電動(dòng)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(shí)測(cè)使用英集芯IP2368電動(dòng)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(cè)試數(shù)據(jù)匯總，針對(duì)手機(jī)大部分都可以提供PD快充，游戲機(jī)、iPad以及筆記本則觸發(fā)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(huán)測(cè)試

使用100W充電器通過(guò)英集芯IP2368電動(dòng)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(xù)走低，于1小時(shí)30分充電結(jié)束。

讓電池通過(guò)英集芯IP2368電動(dòng)工具方案以5V3A 15W的功率持續(xù)放電，測(cè)試于4小時(shí)44分結(jié)束。

將輸出檔位提升至9V3A 27W功率持續(xù)放電，最終測(cè)試于2小時(shí)42分結(jié)束。

讓電池通過(guò)英集芯IP2368電動(dòng)工具方案以12V3A 36W的功率持續(xù)放電，測(cè)試于2小時(shí)2分結(jié)束。

讓電池通過(guò)英集芯IP2368電動(dòng)工具方案以15V3A 45W的功率持續(xù)放電，測(cè)試于1小時(shí)37分結(jié)束。

最后讓電池通過(guò)英集芯IP2368電動(dòng)工具方案以20V5A 100W的功率持續(xù)放電，測(cè)試于34分結(jié)束。

5、待機(jī)功耗

待機(jī)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(guò)模擬電池可見(jiàn)，英集芯IP2368電動(dòng)工具方案的待機(jī)電流約為0.217mA，功率0.003W。

6、效率測(cè)試

效率測(cè)試部分，接上模擬電池后，另一端先后接上電源或者負(fù)載，并使用兩塊萬(wàn)用表檢測(cè)板端電壓，分別測(cè)試低電量、半電量、滿電量三種狀態(tài)下100W充放電時(shí)的板端效率。

先來(lái)測(cè)試充電模式下的板端效率：

將模擬電池的電壓設(shè)置為12.25V，模擬低電量狀態(tài)，并使用快充電源給模擬電池充電。此時(shí)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(guò)計(jì)算，此狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換效率約為94.52%。

將模擬電池的電壓設(shè)置為14.65V，模擬半電量狀態(tài)，同樣使用快充電源給模擬電池充電。此時(shí)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(guò)計(jì)算，此狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換效率約為95.73%。

將模擬電池的電壓設(shè)置為16.55V，模擬滿電量狀態(tài)，使用快充電源給模擬電池充電，測(cè)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(guò)計(jì)算，此狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換效率約為96.4%。

英集芯IP2368電動(dòng)工具方案100W充電轉(zhuǎn)換效率一覽表。

測(cè)試完100W充電效率之后，再來(lái)測(cè)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(tài)。輸出端正負(fù)極接電子負(fù)載，并從C口連接誘騙器用于誘騙20V電壓。

首先來(lái)測(cè)試低電量模式下的100W輸出效率，將模擬電池的電壓設(shè)置為12.7V，負(fù)載電流直接設(shè)置為5A。此時(shí)測(cè)得板端輸入電壓為12.4V，輸入電流電流8.467A；負(fù)載端電壓19.876V，經(jīng)計(jì)算效率約為94.66%。

將模擬電池電壓設(shè)為15.11V，模擬半電量狀態(tài)，此時(shí)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(jì)算得效率約為96.5%。

將模擬電池電壓設(shè)為16.81V，模擬滿電量狀態(tài)，此時(shí)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(jì)算得效率約為96.63%。

英集芯IP2368電動(dòng)工具方案在100W升壓輸出時(shí)，轉(zhuǎn)換效率一覽表。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

每年上億臺(tái)的出貨量造就了龐大的電動(dòng)工具市場(chǎng)，不過(guò)目前快充技術(shù)在電動(dòng)工具市場(chǎng)的應(yīng)用還有待推進(jìn)，現(xiàn)有量產(chǎn)電動(dòng)工具產(chǎn)品中僅有少部分產(chǎn)品用上了快充技術(shù)。英集芯作為業(yè)內(nèi)知名芯片品牌，基于自身在DC-DC電源芯片以及協(xié)議芯片領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，率先推出電動(dòng)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(jiǎn)的外圍電路，為傳統(tǒng)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(dòng)工具方案具有高度集成、多協(xié)議、雙向100W大功率快充等諸多特點(diǎn)，實(shí)測(cè)能夠兼容市場(chǎng)面主流的充電器充電，應(yīng)用在電動(dòng)工具上可以提升產(chǎn)品對(duì)充電器的通用性；同時(shí)在輸出方面，也能滿足筆電、手機(jī)、平板、游戲機(jī)等常用電子設(shè)備的應(yīng)急充電需求。效率方面，無(wú)論是充電還是放電，無(wú)論是低電量還是高電量，IP2368的板端效率都能達(dá)到94%以上，可簡(jiǎn)化散熱需求。

據(jù)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(jīng)在小米米家電動(dòng)螺絲刀批量應(yīng)用。