小米11青春版、联想拯救者手机拆解:内置国产南芯快充芯片SC8551

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引言

南芯研发的电荷快充芯片SC8551,打破欧美芯片垄断,成功切入品牌手机供应链,获得小米、联想等高端手机厂家的青睐。


小米11青春版拆解

小米11青春版凭借超薄的机身、强大的性能以及超高的颜值深受广大年轻人的喜欢,4250mAh的电池容量足以应对日常使用,搭配33W快充,体验极速充电性能。那么,小米11青春版的快充模块内部构造如何,让我们一拆探究竟!


拆解开始,首先将小米11青春版关机,利用热风枪以及吸盘和翘片撬开手机后盖。随后,我们取下小米11青春版的主板、副板、摄像头模组以及射频同轴线等器件

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图1:拆解”全家福“


我们使用显微镜对主板进行放大处理,可以发现小米11青春版33W快充功能是由南芯的SC8551芯片控制,南芯SC8551也是小米11青春版中国芯的代表之一。

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图2至图4:快充芯片特写


最终拆解完毕后,我们发现小米11青春版采用了主板+电池+副板的三段式结构,内部部件清晰,拆解较为简单。


”完整“视频拆解如下:


联想拯救者电竞手机2 Pro拆解

联想拯救者电竞手机2 Pro 作为上半年压轴登场的游戏手机,该机以其极具特色的外观设计和强悍的硬件性能,在上市之后受到了众多手游爱好者的关注,该机内置5500mAh大容量电池,支持90W超级快充,据官方介绍,在17分钟即可将电量充至82%。为了进一步了解联想拯救者电竞手机2 Pro的内部结构,让我们同样对其拆解。

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图5:拯救者2 Pro外观


首先,使用工具拆下手机后盖,能够看到联想拯救者电竞手机2 Pro采用了对称电池设计,且摄像头、主板等器件设计在手机正中间。

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图6:拆解”全家福“


依次取下电池、主板,拆下主板屏蔽,可以看到主板上排布着快充电源芯片SoC芯片等手机必要芯片。鉴于芯片体积较小,使用显微镜进行观察,可以发现联想拯救者电竞手机2 Pro的90W快充方案是由四枚南芯SC8551电荷快充芯片来实现的。

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图7至图9:快充芯片特写


可以发现联想拯救者电竞手机2 Pro快充芯片同小米11青春版一致。南芯SC8551能够征服小米与联想,成功进入中高端手机供应链,足以证明南芯是国产电荷快充方案顶级玩家!


SC8551:兼容兼容电荷泵快充和低压直充

SC8551是南芯针对手机快充市场最新推出的电荷泵快充IC。作为国内首款高压电荷泵快充IC,SC8551还开创实现了高压快充和低压直充双模式充电功能。SC8551采用56pin的CSP封装,芯片尺寸为3.32mm*3.35mm。在充电过程中,SC8551作为主从充电架构中的从充电IC,在手机进入快充阶段后开始工作,其主要特点如下:

1、双模式:具有电荷泵2:1降压充电和bypass充电两种模式
2、效率高:在6A以上充电电流条件下相较于国外的同类产品效率提高0.4%
3、完善的保护机制:26重保护确保充电安全可靠


a)   双模式

SC8551同时支持电荷泵2:1降压充电模式和低压直充模式。如图10(a)所示,当工作在电荷泵充电模式时,芯片内部开关管Q1-Q8始终处于交替开关的状态,外围的飞电容CFLY1/2处于交替充放电的状态,将输入适配器的能量搬移到电池中。稳态工作时,输入电压略高于两倍电池电压,充电电流最大可以支持到8A。

当SC8551工作在bypass模式时,如图10(b)所示,芯片内部开关管Q1/Q2/Q5/Q6始终导通,开关管Q3/Q4/Q7/Q8始终关闭。此时相当于适配器经过几个串并联的开关管直接给电池充电,只要从VBUS到VOUT的等效电阻足够小,芯片的温升就可以控制地很低。SC8551在bypass模式下支持的最大充电电流为6A。

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(a)高压电荷泵快充模式
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(b)低压直充模式
图10. SC8551在不同工作模式下的原理示意图

b)    高效率
考虑到电荷泵快充IC的应用主要是在大电流情况下,所以SC8551重点优化了6A以上充电电流的效率。相较于国外同类产品,重载下的效率提高了0.4%左右。图11为SC8551在不同频率下的效率曲线,从图中可以看出,即使充电电流达到8A,SC8551的充电效率依然在96%以上。
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图11. SC8551工作在电荷泵模式下的效率曲线

图12为SC8551在bypass模式下从VBUS到VOUT的等效导通电阻曲线。从图中可以看出,等效电阻约为18mohm。随着充电电流增大,等效电阻略有增加。
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图12. SC8551工作在bypass模式下的导通电阻曲线

图13为SC8551工作在不同模式下的温升示意图。图13(a)为电荷泵模式下8A充电电流时的温升示意图。从图中可以看出,芯片表面的温升大约为59.6-25=34.6℃(环境温度约为25℃)。 图13(b)为低压直充模式下6A充电电流时的温升示意图,芯片表面的温升大约为44.5-25=19.5℃。
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(a)电荷泵模式,VBAT=4.4V,IBAT=8A
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(b)低压直充模式,VBAT=4.4V,IBAT=6A
图13. SC8551工作在不同模式下的温升示意图

c)   完善的保护机制

SC8551内部集成了26重不同的保护机制,以确保充电过程安全可靠。保护机制可以分为三类:12重系统级保护、7重电荷泵相关保护以及7重系统级报警。其中,系统级保护和电荷泵相关保护触发后,SC8551会停止充电,同时出INT中断。系统级报警触发后,同样会出INT中断,但是充电不会停止。


总结

SC8551是国内首款高压电荷泵快充IC,兼容电荷泵快充和低压直充功能,而SC8551作为国内首枚打入中高端手机供应链的芯片产品,足以证明以南芯为代表的国产芯片公司在实力上已经不输国外大厂。南芯也会一如既往秉承为业内提供高性能、高品质与高经济效益的完整IC系统解决方案的初衷,为客户提供最优质的产品以及最完善的售后服务,持续助力国产芯片行业的发展。


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