前言
目前，越來越多的電動工具都採用了內建電池的設計，以此來提升產品的便攜性。對於電動工具而言，內部往往都需要採用多串鋰電池的架構，透過高電壓平臺給電機供電。所以把主流的高壓快充技術用在電動工具產品中具有先天優勢。
不過從目前電動工具市場來看，快充技術的普及程度非常低，大部分仍採用傳統的專用介面卡充電，效率和通用性都不是很好。而根據調研機構的資料顯示，每年電動工具市場都有超過億臺的出貨量，由此可見電動工具市場的有著巨大的快充發展潛力。
此圖片僅供參考
在前不久，業內知名晶片品牌英集芯推出了一款升降壓架構、支援2到6串鋰電池、磷酸鐵鋰電池充電的電源管理晶片IP2368，用一顆晶片就能讓傳統電動工具無縫升級USB PD快充，並且能夠支援最大100W的充電功率，應用於電動工具產品中，可以大大節省充電時間，提升工作效率。
目前，充電頭網已經拿到了基於英集芯IP2368開發的100W電動工具方案，今天就帶大家詳細瞭解一下這套方案的效能。
一、英集芯IP2368電動工具方案簡介
充電頭網拿到的這套IP2368電動工具方案除了PCB主機板之外，還額外配備了一個電池組。其中電池組由8節鋰離子電芯組成，4串2並架構，充電限制電壓為16.8V，額定容量為5.2Ah。
電源主控PCB板的設計非常精簡，居中僅有一顆英集芯IP2368主控晶片，外接兩顆升降壓功率MOS管，充電介面的規格為USB-C。
電源主控PCB板的背面僅有一顆功率電感和兩顆固態濾波電容，並絲印有英集芯logo以及IP2368型號。
英集芯IP2368內建四管H橋同步升降壓開關管驅動，支援PD3.0、AFC、FCP等多種快充協議，可自動申請快充以最大功率充電，輸入端支援5-20V電壓，透過升降壓電壓轉換，自動切換升壓或降壓，調節輸出電壓為多串電池組充電，還支援最大100W的反向放電輸出，填補了多串大功率鋰電池充電的市場空白。
英集芯IP2368支援使用2-6節串聯的電池組，電池充滿電壓支援電阻設定，適配磷酸鐵鋰和三元鋰電池，充分滿足不同裝置的電池種類。IP2368預設支援四燈電量指示，電池組初始容量可透過電阻配置，可實現精準的電量顯示。
英集芯IP2368詳細規資料。
與英集芯IP2368搭配是採用的升降壓MOS管來自銳駿半導體，型號RUH30J51H，雙NMOS管，耐壓30V。
兩顆濾波固態電容規格均為35V 100μF。
二、英集芯IP2368電動工具方案測試
關於英集芯IP2368方案的測試主要分為輸出協議及PDO、相容性、迴圈充放電、待機功耗、轉換效率五個部分，透過測試可以讓大家對這套方案的效能有一個深入瞭解。
1、輸出協議及PDO
使用ChargerLAB POWER-Z KT002直接測試該方案的輸出協議，顯示支援Apple 2.4A、Samsung 5V2A、DCP、QC2.0、PD3.0等協議。
在PDO方面，顯示支援5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A五組固定電壓檔位。
2、輸入相容性測試
使用Anker 20W安芯充透過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電，輸入功率為8.81V 2.24A 19.83W。
使用TEGIC 30W氮化鎵充電器透過英集芯IP2368電動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氮化鎵充電器透過英集芯IP2368電動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氮化鎵充電器透過英集芯IP2368電動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氮化鎵充電器透過英集芯IP2368電動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現快充。由此可見，常規的手機充電也能對該電動工具方案實現快充，幾乎不挑充電器，通用性非常好。
柱狀圖這裡幾款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、輸出相容性測試
使用英集芯IP2368電動工具方案為iPhone 13 Pro Max充電，功率為8.91V 2.93A 26.19W。
iPad Pro支援PD快充，使用英集芯IP2368電動工具方案為iPad Pro充電，可以觸發15V高壓快充，功率為32.92W。
MacBook Pro 16 M1 Max配備的雷電4介面支援USB PD快充協議，使用英集芯IP2368電動工具方案為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檔位才可以啟用，實測使用英集芯IP2368電動工具方案為Switch的底座TV模式充電，底座接收15V高壓，成功啟用底座TV模式。
測試資料彙總，針對手機大部分都可以提供PD快充，遊戲機、iPad以及筆記本則觸發15和20V高壓快充。
柱狀圖這裡，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、充放電迴圈測試
使用100W充電器透過英集芯IP2368電動工具方案為電池充電，34分前輸入功率在97W左右，隨後功率和電流持續走低，於1小時30分充電結束。
讓電池透過英集芯IP2368電動工具方案以5V3A 15W的功率持續放電，測試於4小時44分結束。
將輸出檔位提升至9V3A 27W功率持續放電，最終測試於2小時42分結束。
讓電池透過英集芯IP2368電動工具方案以12V3A 36W的功率持續放電，測試於2小時2分結束。
讓電池透過英集芯IP2368電動工具方案以15V3A 45W的功率持續放電，測試於1小時37分結束。
最後讓電池透過英集芯IP2368電動工具方案以20V5A 100W的功率持續放電，測試於34分結束。
5、待機功耗
待機功耗部分，先將電池組拆下，然後使用接上模擬電池，並激活PCB板。透過模擬電池可見，英集芯IP2368電動工具方案的待機電流約為0.217mA，功率0.003W。
6、效率測試
效率測試部分，接上模擬電池後，另一端先後接上電源或者負載，並使用兩塊萬用表檢測板端電壓，分別測試低電量、半電量、滿電量三種狀態下100W充放電時的板端效率。
先來測試充電模式下的板端效率：
將模擬電池的電壓設定為12.25V，模擬低電量狀態，並使用快充電源給模擬電池充電。此時板端輸入電壓為19.505V，電流5.037A；板端輸出電壓12.42V，電流7.477A。透過計算，此狀態下的轉換效率約為94.52%。
將模擬電池的電壓設定為14.65V，模擬半電量狀態，同樣使用快充電源給模擬電池充電。此時板端輸入電壓為19.506V，電流5.003A；板端輸出電壓14.79V，電流6.317A。透過計算，此狀態下的轉換效率約為95.73%。
將模擬電池的電壓設定為16.55V，模擬滿電量狀態，使用快充電源給模擬電池充電，測得板端輸入電壓為19.507V，電流4.981A；板端輸出電壓16.67V，電流5.619A。透過計算，此狀態下的轉換效率約為96.4%。
英集芯IP2368電動工具方案100W充電轉換效率一覽表。
測試完100W充電效率之後，再來測試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。輸出端正負極接電子負載，並從C口連線誘騙器用於誘騙20V電壓。
首先來測試低電量模式下的100W輸出效率，將模擬電池的電壓設定為12.7V，負載電流直接設定為5A。此時測得板端輸入電壓為12.4V，輸入電流電流8.467A；負載端電壓19.876V，經計算效率約為94.66%。
將模擬電池電壓設為15.11V，模擬半電量狀態，此時板端輸入電壓為14.85V，輸入電流6.97A；板端輸出電壓19.87V，輸出電流5A，計算得效率約為96.5%。
將模擬電池電壓設為16.81V，模擬滿電量狀態，此時板端輸入電壓為16.57V，輸入電流6.206A；板端輸出電壓19.875V，輸出電流5A。計算得效率約為96.63%。
英集芯IP2368電動工具方案在100W升壓輸出時，轉換效率一覽表。
充電頭網總結
每年上億臺的出貨量造就了龐大的電動工具市場，不過目前快充技術在電動工具市場的應用還有待推進，現有量產電動工具產品中僅有少部分產品用上了快充技術。英集芯作為業內知名晶片品牌，基於自身在DC-DC電源晶片以及協議晶片領域的技術優勢，率先推出電動工具專用快充方案，不僅支援100W大功率充放電，而且還擁有極簡的外圍電路，為傳統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電動工具方案具有高度整合、多協議、雙向100W大功率快充等諸多特點，實測能夠相容市場面主流的充電器充電，應用在電動工具上可以提升產品對充電器的通用性；同時在輸出方面，也能滿足筆電、手機、平板、遊戲機等常用電子裝置的應急充電需求。效率方面，無論是充電還是放電，無論是低電量還是高電量，IP2368的板端效率都能達到94%以上，可簡化散熱需求。
據瞭解，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目前已經在小米米家電動螺絲刀批次應用。如需瞭解更多產品方案，可與英集芯銷售或者代理商聯絡。
