三星电机35V级中压及用于Flying Capacitor的MLCC

概要

随着搭载超高速充电功能的智能手机等移动设备持续增长，应用于这些设备充电端的 MLCC 在品质可靠性方面的要求不断提高，同时也呈现出更加多样化的Needs。介绍随着大功率快速充电的扩大，35V级中电压MLCC的采用前景和适合高效率Charge Pump电路的高容量/Low ESR特性的三星电机Flying Capacitor用MLCC。

1. 随着大功率快充的普及，有望采用35V级中电压MLCC

随着搭载 60W 或 100W 以上超高速充电功能的智能手机等设备持续增加，应用于电源管理电（PMIC）及充电电路的 MLCC，为提升电源效率并确保器件可靠性，其额定电压（Rated Voltage）由 25V 向 35V 转换的Needs也在不断增长。

1) Why 35V?

① 输入电压提升（适用 USB PD 3.0 / 3.1 规格）

为实现 60W 以上的功率输出，根据公式 P = VI，需要提高电压或电流。但当电流提升时，会带来更高的发热与损耗，因此高功率充电器通常采用约 20V 等级的电压方案。② 确保电压裕量

在电路设计中，为应对浪涌（Surge）电压或瞬态响应，通常建议以额定电压的 50~60% 水平进行长期工作（Derating）。因此在 20V 工作环境下，需要选用 35V 级及以上的中压 MLCC，以确保可靠性。

2) 未来展望

随着智能手机充电系统由"低电压·高电流"方式逐步演进为"高电压·低电流"（或高压 Charge Pump）方式，35V级 MLCC 预计将不仅应用于旗舰机型，未来也有望在中低端机型中成为标准规格配置。

2. 超高速充电与Flying Capacitor

智能手机电池通常在约 5V 电压条件下进行充电。
然而，当需要通过充电线传输 60W 以上的高功率时，为降低发热，通常会提高传输电压（例如 10V～20V）。此时，手机内部的 Charge Pump 会将较高的输入电压降低为原来的一半，同时将电流提升至 2 倍。在这一过程中，Flying Capacitor 承担着储存并转移电能的作用，相当于电能在转换过程中的"能量搬运器（篮子）"。

1) Why Flying capacitor?

① 高效率

一般而言，DC-DC 通过使用电感器（Inductor）实现高效率转换；而 Charge Pump 则无需电感器，而是利用 Flying Capacitor 进行整数倍（如 2:1、4:1）的电压转换。通过最大程度降低开关损耗与电压再分配损耗，可实现 97～98% 以上的超高效率。这正是智能手机在不过度发热的情况下，能够稳定承载 60W 以上高功率充电的核心技术。尤其是三星电机的 Flying Capacitor 具备 Low ESR 特性，在实现高效率方面更具优势。
② 节省空间

相较于体积大且较重的电感器（Inductor），Flying Capacitor 方案采用体积更小、更薄的 Capacitor（MLCC），因此非常适用于智能手机等内部空间受限的设备。③ 安全性

Flying Capacitor 在电压转换过程中起到"分压桥接"的作用，将电压降低为原来的一半，从而避免外部高电压直接作用于电池，同时兼具一定的保护功能。

※ "Flying Capacitor" 名称的由来

一般MLCC的一端固定接地。相反，Flying Capacitor根据开关操作，其两端的电位(Voltage Level)在输入端与输出端之间持续变化。由于在电路中看起来仿佛悬浮移动，因此被称为"Flying Capacitor"。
为满足智能手机高速充电端对高容量 MLCC 的Needs，三星电机正量产及开发具备高品质可靠性与稳定电气性能的 35V 级中压 MLCC 产品，以及符合高效率 Charge Pump 电路需求的高容量 / Low ESR（Flying Capacitor）MLCC 产品。

来源：三星电机