摘要：在智能终端 “全民普及” 的时代，每个人的生活都被手机、平板、笔记本电脑、智能手表等设备环绕。“一机一充” 的传统模式正演变为 “多设备同充” 的日常刚需。早期的多口充电器普遍采用 “多变压器堆叠 + 后级降压” 的架构，通过多个独立的变压器和电路模块实现多口
在智能终端 “全民普及” 的时代，每个人的生活都被手机、平板、笔记本电脑、智能手表等设备环绕。“一机一充” 的传统模式正演变为 “多设备同充” 的日常刚需。早期的多口充电器普遍采用 “多变压器堆叠 + 后级降压” 的架构，通过多个独立的变压器和电路模块实现多口输出，这种设计虽然能实现各接口独立快充，但体积大、成本高，且效率较低。
目前主流的多口充电器则采用的“单变压器+多路降压”的架构，也就是采用单个变压器进行AC-DC转换，再通过次级侧的多颗降压芯片和协议芯片分配功率进行多口快充。这种方式虽减少了变压器数量，但后级降压仍需要大量分立元件，会导致体积和成本增加。
为了解决这些问题，业界开始探索更高效、集成度更高的解决方案。充电头网了解到南芯科技与Power Integrations（以下简称：PI）推出的方案更进一步，两者方案均摒弃了传统的后级DC‑DC降压环节，实现“单级拓扑一变多出”，从而有效提升系统效率并缩小体积。
具体来说，南芯的SIMO架构通过深度集成的控制策略和高频单变压器实现多路独立输出，自研主控芯片集成了初级控制器、高压GaN驱动、高速隔离通信、次级同步整流控制器及路径MOS驱动器，从源头上大幅简化外围电路设计，无需额外的DC‑DC控制器及采样电阻、负载开关等，系统BOM大幅精简，整体体积可缩减约30%。
PI 的InnoMux‑2离线反激开关芯片则内建多路输出管理，可独立稳压各口，完全消除后级DC‑DC模块，使效率稳定在90%以上，同时大幅减少元器件数量和占板面积。
接下来充电头网将详细介绍一下这些方案。以下排名不分先后，按企业英文首字母排序。
PI InnoMux-2系列是一款AC-DC电源IC产品，该芯片将AC-DC和后级DC-DC变换级整合到单个芯片中，只用单级变换即可提供多达三个独立稳压的输出，相较于传统的两级架构，无需使用多个后级的DC-DC变换级，可减少元件数目，减小PCB占板尺寸，并将效率提高多达10个百分点。
其全新的IC拓扑可以极大改善多路输出变换器的设计，满足多种需求。该系列IC支持15-100W的输出功率能力，可配置多个恒压恒流输出，恒压输出提供各自独立稳定的固定电压输出，而恒流输出可根据负载需要对输出电流进行调整。该方案可根据不同应用环境的负载需要提供多种恒压或恒流输出组合，且每个输出均可独立调整，不必考虑传统的多路输出反激式变换器当中存在的交叉调整率问题。
该系列IC采用单级变换，无需二级变换，从而在减少50%的元件数量的同时避免了效率下降的问题。在一些应用中，系统整体效率最高可提高10％。此外，该IC还具备零电压开关功能，有效降低功率开关管的开关损耗，进一步提升了效率，同时确保IC的温度保持在合理的水平。
由于该IC每个输出均独立稳压调整，消除了通常情况下轻载稳压所需要的假负载的需求，从而实现了超过20%的待机功耗改善。在整个输入电压和负载范围内，可以实现1%的输出精度，每一个输出均可独立反馈进行控制开关操作。
InnoMux-2方案可根据应用场景的不同进行不同的方案组合，支持多种电源架构，甚至支持最多八路的恒流输出，适用于家电、照明、工业电器、电信、显示器等领域。
由于该方案无需进行二级变换，因此所需元件数量较少。采用单级变换可显著提高效率，使得电压调节更加精确。同时，省去了假负载，从而降低了整体方案的待机功耗。该方案具备多种型号，支持多种CV和CC输出组合，输出功率范围涵盖10至100W。
该方案采用InSOP封装，无需额外散热片，通过PCB板进行散热。次级侧主控制器支持多种开关控制，包括选通开关、同步整流驱动和初级MOS管的开关控制，可实现DCM或CCM的多种工作模式。待机功耗可降至30毫瓦以下，并集成了全面的保护特性于IC内部。
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南芯科技POWERQUARK SIMO方案通过单级拓扑替代传统两级架构，首次在隔离场景下实现“单变压器多路输出”，省去次级DC-DC控制器、电感及光耦等外围器件，系统BOM精简至仅需一颗主控芯片和协议芯片，整体体积较传统方案缩小30%，单口方案已达2.23 W/cm³，多口方案亦保持1.92 W/cm³，与市面上最小体积方案相比，整体尺寸缩减逾30%。
据悉，该方案核心采用南芯自研的 SIMO 5 合一主控芯片 SC2167，内部集成了初级控制器、高压 GaN 驱动、高速隔离通信、次级同步整流控制器及路径 MOS 驱动器，从源头上大幅简化了外围电路设计。凭借这一架构，无需配置初级电流取样电阻、后级 DC-DC 模块或输出负载开关，物料数量和 PCB 占板面积因此得到有效压缩。
在整套POWERQUARK SIMO多口快充解决方案上，整套方案仅使用两颗主要芯片，也就是一颗主控芯片SC2167与一颗协议芯片SC31xx就可实现，在简化设计的同时保障系统性能。
能效方面，在单口输出90 W工况下，效率可达92.3%，峰值效率更可突破94%；双口输出时，在低压90 V输入下分别输出45W与20W，整体效率依然保持在91%以上，高压230 V输入场景下，效率优势更为明显，可超93%。更值得关注的是，凭借深度优化的控制逻辑与创新电路设计，该方案待机功耗低于43 mW，轻松满足即将于2025年实施的中国国家一级能效标准及美国DOE第七级能效要求。
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智能终端的多元化普及，“一机一充”已无法满足用户对便捷、高效的日常充电需求，传统的“多变压器堆叠 + 后级降压”与“单变压器+多路降压”架构正面临体积、成本和效率的多重挑战。南芯科技与 Power Integrations 所推出的“单级拓扑一变多出”解决方案，则通过彻底摒弃后级 DC‑DC 模块，实现了从根本上的架构革新，不仅大幅减小了充电器体积，简化了 BOM，还有效提升了系统能效与待机表现。
其中，南芯 POWERQUARK SIMO 方案利用高频单变压器和深度集成的控制策略，在隔离式应用场景下首次实现单变压器多路输出，系统体积较上一代方案缩小约 30%，且在单口 90 W 输出下效率高达 92.3%（峰值可超 94%），双口输出时也可持续保持在 91% 以上，待机功耗更低于 43 mW，完全满足 2025 年起施行的中国一级能效及美国 DOE 七级能效标准。
而 PI InnoMux‑2 系列则将 AC‑DC 与后级 DC‑DC 功能集成于单芯片之中，支持多达三路独立恒压/恒流输出，效率可较传统方案提升 10 个百分点以上；零电压开关技术与内部多路稳压管理，不仅消除了假负载需求，降低待机功耗超过 20%，还确保每一路输出可实现 1% 以内的精确调节，并将待机功耗降至 30 mW 以下，元器件数量与 PCB 占板面积则大幅缩减。
来源：充电头网