目 录
1. 开关电容的历史
2. 开关电容的应用
3. 开关电容的工作原理
4. 开关电容的优势
5. 总结
1. 开关电容的历史
随着电子技术的快速发展，便携设备已渗透到人们生活的各个方面。以手机为例，当今社会生活已离不开手机的使用，从日常通讯到娱乐购物，甚至核酸检测[此处有表情]，不可否认，手机已经成为了最重要的工具。
伴随着手机的高强度使用，随之而来的焦虑便是如何才能保证手中的手机有足够长的续航时间？这个问题也一直困扰着业界。
目前主要的解决方案有两个方向：1. 提升电池容量；2. 加快充电速度。
在提升电池容量方面，基础材料技术的进步相对缓慢，尚需要更多时间实现电池容量的突破。在充电速度方面，得益于芯片技术的迅猛发展，充电功率在过去不到10年的时间内增长了几十倍。使用习惯从之前的充电一晚上，到现在的20分钟后又是一条好汉。从10年前5V/0.5A充电，到现在的150W甚至240W的充电功率[1]，使得用户的手机续航焦虑得到了极大的缓解。
（图 1）
说到手机充电功率的提升，不得不提到开关电容技术(Switched-Capacitor, Charge Pump)。
自150年前James Clark Maxwell 首次提出利用开关电容方法代替电阻的方法[2]，在那之后开关电容主要还只用在模拟滤波器和小功率供电电路上，直到2017年，首颗充电用开关电容芯片才在手机中实现量产使用。在此之后，单颗开关电容芯片的功率从40W快速发展到如今的80W，同时也促进了手机快充技术的急速发展。
2. 开关电容的应用
以常用的锂电池充电为例，充电至少分为4个阶段 [3]，分别为涓流充电(Trickle Charge), 预充电(Pre-Charge), 恒流充电(Constant Current Charge)和恒压充电(Constant Voltage Charge)。开关电容电路通常在恒流充电和部分恒压充电阶段启用，以充分利用开关电容电路的高转换效率优势。
典型的手机快充的应用如图2所示，开关电容组成的充电通道与传统的Buck Charger并联，形成了一条独立的电池充电通路以完成高效快速的充电。当适配器不支持输出电压连续可调时，Buck Charger可以支持最高18W的充电。若适配器满足快充的要求，单颗开关电容电路可以支持从33W(SC8546)到80W(SC8571)的快速充电。
（图 2）
在应用于快速充电之外，开关电容电路还可以作为电压转换电路以实现将电池电压降压或升压后为母线供电。图3是在手机供电系统中一种新颖的架构。针对2s电池的手机系统，开关电容电路可以将2s电池的高压降低一半为系统(VSYS)供电，在充电时也可以将Buck Charger提供的VBAT充电电压泵升两倍为电池充电。这样的架构既可以保持与1s电池相同的主充电路以降低成本，又可以兼容SC8571的应用实现2s高压快充的效率。
（图 3）
3. 开关电容的工作原理
接下来将以2:1的开关电容为例介绍其基本的工作原理。如下图所示，最简单的2:1开关电容电路至少由5个器件组成，其分别为开关管Q1~Q4和飞电容CFLY。
