在電源管理IC類別中，充電IC作為調節充電電流與電壓的器件，廣泛應用在各類便攜式設備中，小到耳機、手表、手環，大到手機、平板、筆記本電腦等，輸入電流從幾mA到5A，輸入電壓也從早期的5V，到更高的9V、12V，甚至到24V、36V、48V等。

充電過程

充電過程可分為預充(Pre-Charge)、恒流充電(CC)、恒壓充電(CV)三個階段。

- 預充階段 -

電流一般都比較小，300mA左右，主要考量電池在低壓下的充電倍率限制，旨在保護電池，在低電壓時低電流充電可以保護電池提高使用壽命。

- 恒流充電 -

當預充到達VSHORT，進入恒流充電，系統開機后進入kernel，此時可以去配置恒流充電電流，直到VBAT電壓接近VOREG。

- 恒壓階段 -

VOREG與VBAT壓差越小，電流越小，電流小至截止電流時停止充電。

圖1 充電過程

充電拓撲結構

- 線性充電 -

線性充電器IC通常體積小、外圍器件精簡、控制邏輯簡單故而性價比高。這類充電器IC由于沒有開關所以噪聲較低，但受封裝尺寸的限制，較高的充電電流會產生較高功耗。因此，線性充電器因其小體積而非常適合便穿戴設備，如智能手表、TWS耳機等。

- 開關充電 -

在中、大電流下，開關充電器IC比線性充電器IC更高效，并且在寬輸入電壓 (VIN) 范圍內具有更高的適應性。不過，開關充電器IC還需要電感器和更多的電容器，這會增加成本，也更復雜，并占用更多的 PCB 空間。開關充電廣泛應用于手機、PAD、移動電源等設備。

- Charger Pump充電 -

隨著電池容量越來越大，解決充電慢焦慮，快速充電成了消費者迫切需求，如今也越來越被市場認可，Charger Pump充電應運而生。電荷泵充電架構效率更高，功率更大，針對單電芯既可以工作在2：1模式，也可以工作在4：1模式，單芯片最高功率可以到60W，可以并聯使用做到120W以上，針對雙電芯可選用4：2或6：2架構，最高功率可達單芯片80W。

終端設備形態不同，電池數量亦有差異：

- 針對1~2節電池，可適配的充電拓撲結構有線性、降壓型開關、升壓型開關、電荷泵四種

- 針對2節以上電池，有線性、降壓型開關、升降壓型開關三種

充電芯片的選用是功率、性能和方案開銷的綜合評定結果，最適合的架構匹配最通用的需求。 艾為充電芯片完全覆蓋線性充電、開關充電、Charger Pump充電。

線性充電 AW32005系列

該系列產品用于對充電功率5W內的精簡控制場景，比如：T-BOX，太陽能轉換等。只需要一個使能就可以實現充電功能，充電完成后可以自動實現停充，通過外部電阻可以設置充電電流，主要特性包括：

充電電壓精度：±0.5%(0°C~50°C)

充電電流精度：±10%

最大輸入電壓可以到28V

具有預充、恒流充電(CC)、恒壓充電(CV)的完整充電過程

可設置CC充電電流和截止電流

自動復充功能

充電電流：5mA~800mA

保護功能：VBUS OVP，電池OVP，反向漏電保護，熱保護

漏電流小于1μA

圖2 AW32005H/AW32005L典型應用電路

線性充電 AW32001E

作為艾為經典的線性充電產品，AW32001E使用I2C控制，主要用于可穿戴設備，比如：

頭戴式藍牙耳機-300-600mAh-帶Power Path，支持即時開機

智能手環-100-400mAh-BAT端漏電小、Shipping Mode、保護電池側

智能手表-400-500mAh-BAT端漏電小、Shipping Mode、保護電池側

真無線藍牙耳機艙-300-500mAh-電池端漏電小

真無線藍牙耳機-30mAh-60mAh-電池端漏電小

智能眼鏡-500mAh-雙側電池

手寫筆-80-100mAh-電池端漏電小

藍牙鍵盤-200mAh-帶Power Path，支持即時開機支持

運動監測儀-130mAh-高溫高濕應用

這些設備的特點都是電池容量小，所以為了提高電池利用率，需要更低的截止充電電流，讓電池真正充滿。也因為電池容量小，為延長產品使用時間，充電芯片需要滿足低功耗要求，降低運輸模式漏電。另外，充電安全更要有保證，過流，過壓，溫度保護都不可少。艾為的AW32001E能夠高質量滿足以上所有要求。

- AW32001E產品特性 -

充電截止電壓精度:±0.5% (0℃ to 50℃)

充電電流精度：±5%

充電電流范圍：2mA~500mA

充電截止電流：1mA~31mA

輸入電壓范圍：-5V~28V

支持動態路徑管理(Power path)

支持Shipping-mode功能

支持補充模式

集成OVP、OCP、OTP、短路等9重安全防護

小封裝：1.68 x 1.68mm^2 CSP-9 (0.5 pitch)

圖3 電源路徑管理結構

艾為開關充電系列中，AW32207FCR 和AW32257FCR，兩者封裝兼容，AW32207FCR 滿足2A充電，AW32257FCR滿足2.5A充電，主要應用于手機、平板、POS機、藍牙音箱、玩具、數碼相機等。

- 具體產品特性 -

電壓精度±0.5%(25°C)、±1%(0°C~ 85°C)，充電電流精度±5%

I2C接口，可配置VIN DPM閾值，配置充電電壓(3.5V~4.5V)，智能充電截止算法

2.0A(AW32207FCR)和2.5A(AW32257FCR)充電電流

充電效率高達95%

輸入最大耐壓值20V

不良適配器檢測和電池移除檢測

強大的保護功能：VBUS OVP，電池OVP，反漏電保護，熱保護

充電狀態和故障指示

5.05V，1A OTG輸出

圖4 AW32207典型應用電路

Charger Pump充電

AW32270CSR AW32280CSR

Charger Pump充電，主要用于更大功率快充，比如40W，60W，甚至100W以上。艾為有40W CP 2:1 的AW32270CSR，也有60W CP 4:1 的AW32280CSR，那么4：1的Charger Pump充電芯片是怎么工作的呢?分為Phase 1和Phase 2。

圖5 Phase1工作過程

上半周期：Q1 & Q7 turn on，CFL1上極板=VBUS=20V，下極板=VBAT=5V，經過Q7進電池。

Q3 & Q6 & Q7 turn on，CFLY2上極板=10V，下極板=0V，CFL2給CFLY3+電池充電，CFLY3上極板=10V，下極板=5V，經過Q7進電池，Q7流過兩組電流之和。

圖6 Phase2工作過程

下半周期：Q4 & Q8 turn on，CFL3給VBAT充電，CFLY3上極板=5V，下極板=0V，電流來自Q8，Q8 & Q2 & Q5 turn on，CFLY1上極板=15V，下極板=0V。CFL1給CFLY2+電池充電，電流來自Q8，CFLY2上極板=15V，下極板=VBAT=5V。Q8流過兩組電流之和。

以上為Phase1工作過程，Phase 1和Phase 2共用一個開關時鐘，開關狀態相反。

Phase 1：Q1，Q3，Q6，Q7導通時，Phase 2：Q2，Q4，Q5，Q8導通

Phase 2：Q1，Q3，Q6，Q7導通時，Phase 1：Q2，Q4，Q5，Q8導通

- AW32280CSR產品特性 -

單芯片最高功率60W(20V/3A)

支持正向4:1，21以及反向1:4，1:2,1:1

F41下充電效率96.4%@8A/4.5V，每FLY電容為4*22uF

最多支持4顆芯片并聯充電(不同I2C SLAVE地址)

支持片間均流功能，避免不同芯片間電流不均衡

輸入同時支持無線充電輸入和USB有線輸入

內部集成12bit ADC，采樣VBUS，IBUS，VBAT，IBAT，VOUT，TBAT，TDIE，USB，PSW信息

內部集成30重充電安全防護

艾為充電芯片選型表

- 線性充電 -

圖7 艾為線性充電產品選型表

- 開關充電 -

圖8 艾為開關充電產品選型表

- Charger Pump充電 -

圖9 艾為Charger Pump充電產品選型表