英集芯IP2368电动工具快充方案评测：单芯片搞定100W
前言
目前，越来越多的电动工具都采用了内置电池的设计，以此来提升产品的便携性。对于电动工具而言，内部往往都需要采用多串锂电池的架构，通过高电压平台给电机供电。所以把主流的高压快充技术用在电动工具产品中具有先天优势。
不过从目前电动工具市场来看，快充技术的普及程度非常低，大部分仍采用传统的专用适配器充电，效率和通用性都不是很好。而根据调研机构的数据显示，每年电动工具市场都有超过亿台的出货量，由此可见电动工具市场的有着巨大的快充发展潜力。
此图片仅供参考
在前不久，业内知名芯片品牌英集芯推出了一款升降压架构、支持2到6串锂电池、磷酸铁锂电池充电的电源管理芯片IP2368，用一颗芯片就能让传统电动工具无缝升级USB PD快充，并且能够支持最大100W的充电功率，应用于电动工具产品中，可以大大节省充电时间，提升工作效率。
目前，充电头网已经拿到了基于英集芯IP2368开发的100W电动工具方案，今天就带大家详细了解一下这套方案的性能。
一、英集芯IP2368电动工具方案简介
充电头网拿到的这套IP2368电动工具方案除了PCB主板之外，还额外配备了一个电池组。其中电池组由8节锂离子电芯组成，4串2并架构，充电限制电压为16.8V，额定容量为5.2Ah。
电源主控PCB板的设计非常精简，居中仅有一颗英集芯IP2368主控芯片，外置两颗升降压功率MOS管，充电接口的规格为USB-C。
电源主控PCB板的背面仅有一颗功率电感和两颗固态滤波电容，并丝印有英集芯logo以及IP2368型号。
英集芯IP2368内置四管H桥同步升降压开关管驱动，支持PD3.0、AFC、FCP等多种快充协议，可自动申请快充以最大功率充电，输入端支持5-20V电压，通过升降压电压转换，自动切换升压或降压，调节输出电压为多串电池组充电，还支持最大100W的反向放电输出，填补了多串大功率锂电池充电的市场空白。
英集芯IP2368支持使用2-6节串联的电池组，电池充满电压支持电阻设置，适配磷酸铁锂和三元锂电池，充分满足不同设备的电池种类。IP2368默认支持四灯电量指示，电池组初始容量可通过电阻配置，可实现精准的电量显示。
英集芯IP2368详细规资料。
与英集芯IP2368搭配是采用的升降压MOS管来自锐骏半导体，型号RUH30J51H，双NMOS管，耐压30V。
两颗滤波固态电容规格均为35V 100μF。
二、英集芯IP2368电动工具方案测试
关于英集芯IP2368方案的测试主要分为输出协议及PDO、兼容性、循环充放电、待机功耗、转换效率五个部分，通过测试可以让大家对这套方案的性能有一个深入了解。
1、输出协议及PDO
使用ChargerLAB POWER-Z KT002直接测试该方案的输出协议，显示支持Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP、QC2.0、PD3.0等协议。
在PDO方面，显示支持5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五组固定电压档位。
2、输入兼容性测试
使用Anker 20W安芯充通过英集芯IP2368电动工具方案为电池充电，输入功率为8.81V 2.24A 19.83W。
使用TEGIC 30W氮化镓充电器通过英集芯IP2368电动工具方案为电池充电，输入功率为20.26V 1.42A 28.83W。
使用努比亚76W氮化镓充电器通过英集芯IP2368电动工具方案为电池充电，输入功率为19.47V 2.82A 54.92W。
使用闪极100W氮化镓充电器通过英集芯IP2368电动工具方案为电池充电，输入功率为20.14V 4.96A 100.1W。
使用苹果140W氮化镓充电器通过英集芯IP2368电动工具方案为电池充电，输入功率为20.31V 4.64A 94.44W。
输入方面基本上选择的一些热门的充电器都可以输出满载的功率，最高100W左右，20W小功率的充电器也能实现快充。由此可见，常规的手机充电也能对该电动工具方案实现快充，几乎不挑充电器，通用性非常好。
柱状图这里几款100W的充电器自然排在前面，下面的柱状图排列按照充电器的最大输出功率有序排列。
3、输出兼容性测试
使用英集芯IP2368电动工具方案为iPhone 13 Pro Max充电，功率为8.91V 2.93A 26.19W。
iPad Pro支持PD快充，使用英集芯IP2368电动工具方案为iPad Pro充电，可以触发15V高压快充，功率为32.92W。
MacBook Pro 16 M1 Max配备的雷电4接口支持USB PD快充协议，使用英集芯IP2368电动工具方案为MacBook Pro 16 M1 Max充电，功率为19.31V 4.73A 91.42W。
任天堂Switch的底座TV模式需要输入15V电压，且具备15V3A档位才可以激活，实测使用英集芯IP2368电动工具方案为Switch的底座TV模式充电，底座接收15V高压，成功激活底座TV模式。
测试数据汇总，针对手机大部分都可以提供PD快充，游戏机、iPad以及笔记本则触发15和20V高压快充。
柱状图这里，笔记本的功率均排在前面，除此之外整体上看柱状图的走向较为平缓。
4、充放电循环测试
使用100W充电器通过英集芯IP2368电动工具方案为电池充电，34分前输入功率在97W左右，随后功率和电流持续走低，于1小时30分充电结束。
让电池通过英集芯IP2368电动工具方案以5V3A 15W的功率持续放电，测试于4小时44分结束。
将输出档位提升至9V3A 27W功率持续放电，最终测试于2小时42分结束。
让电池通过英集芯IP2368电动工具方案以12V3A 36W的功率持续放电，测试于2小时2分结束。
让电池通过英集芯IP2368电动工具方案以15V3A 45W的功率持续放电，测试于1小时37分结束。
最后让电池通过英集芯IP2368电动工具方案以20V5A 100W的功率持续放电，测试于34分结束。
5、待机功耗
待机功耗部分，先将电池组拆下，然后使用接上模拟电池，并激活PCB板。通过模拟电池可见，英集芯IP2368电动工具方案的待机电流约为0.217mA，功率0.003W。
6、效率测试
效率测试部分，接上模拟电池后，另一端先后接上电源或者负载，并使用两块万用表检测板端电压，分别测试低电量、半电量、满电量三种状态下100W充放电时的板端效率。
先来测试充电模式下的板端效率：
将模拟电池的电压设置为12.25V，模拟低电量状态，并使用快充电源给模拟电池充电。此时板端输入电压为19.505V，电流5.037A；板端输出电压12.42V，电流7.477A。通过计算，此状态下的转换效率约为94.52%。
将模拟电池的电压设置为14.65V，模拟半电量状态，同样使用快充电源给模拟电池充电。此时板端输入电压为19.506V，电流5.003A；板端输出电压14.79V，电流6.317A。通过计算，此状态下的转换效率约为95.73%。
将模拟电池的电压设置为16.55V，模拟满电量状态，使用快充电源给模拟电池充电，测得板端输入电压为19.507V，电流4.981A；板端输出电压16.67V，电流5.619A。通过计算，此状态下的转换效率约为96.4%。
英集芯IP2368电动工具方案100W充电转换效率一览表。
测试完100W充电效率之后，再来测试100W放电效率。同样选用模拟电池分别模拟低电量、半电量、满电量三种状态。输出端正负极接电子负载，并从C口连接诱骗器用于诱骗20V电压。
首先来测试低电量模式下的100W输出效率，将模拟电池的电压设置为12.7V，负载电流直接设置为5A。此时测得板端输入电压为12.4V，输入电流电流8.467A；负载端电压19.876V，经计算效率约为94.66%。
将模拟电池电压设为15.11V，模拟半电量状态，此时板端输入电压为14.85V，输入电流6.97A；板端输出电压19.87V，输出电流5A，计算得效率约为96.5%。
将模拟电池电压设为16.81V，模拟满电量状态，此时板端输入电压为16.57V，输入电流6.206A；板端输出电压19.875V，输出电流5A。计算得效率约为96.63%。
英集芯IP2368电动工具方案在100W升压输出时，转换效率一览表。
充电头网总结
每年上亿台的出货量造就了庞大的电动工具市场，不过目前快充技术在电动工具市场的应用还有待推进，现有量产电动工具产品中仅有少部分产品用上了快充技术。英集芯作为业内知名芯片品牌，基于自身在DC-DC电源芯片以及协议芯片领域的技术优势，率先推出电动工具专用快充方案，不仅支持100W大功率充放电，而且还拥有极简的外围电路，为传统厂商以及新晋品牌提供了一站式的快充解决方案。
英集芯IP2368电动工具方案具有高度集成、多协议、双向100W大功率快充等诸多特点，实测能够兼容市场面主流的充电器充电，应用在电动工具上可以提升产品对充电器的通用性；同时在输出方面，也能满足笔电、手机、平板、游戏机等常用电子设备的应急充电需求。效率方面，无论是充电还是放电，无论是低电量还是高电量，IP2368的板端效率都能达到94%以上，可简化散热需求。
据了解，英集芯除了推出IP2368之外，还同步推出了IP2326、IP2365等多款方案，其中IP2326目前已经在小米米家电动螺丝刀批量应用。如需了解更多产品方案，可与英集芯销售或者代理商联系。
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