【導(dǎo)讀】智能化便攜式電子設(shè)備諸如智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等的不斷更新?lián)Q代，功能越來(lái)越豐富，隨之帶來(lái)了耗電量急劇上升的挑戰(zhàn)。然而，在現(xiàn)有電池能量密度還未取得突破性進(jìn)展的背景下，人們開(kāi)始探索更快的電量補(bǔ)給，以高效充電來(lái)壓縮充電時(shí)間，降低充電的時(shí)間成本，從而換取設(shè)備的便攜性，提升用戶體驗(yàn)。
目前，USB-PD是最為主流的快充技術(shù)。該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)具有18W、20W、35W、65W和140W等多種功率規(guī)格，以及5V、9V、12V和20V等多種電壓輸出。靈活的電壓電流輸出配置讓各種電子設(shè)備都能通過(guò)一條USB-TYPE C線纜滿足充電需求。
以某款65W單口手機(jī)充電器為例，主要包括輸入整流濾波、控制和反饋、初級(jí)開(kāi)關(guān)、輸出同步整流，輸出濾波等四個(gè)部分組成，每個(gè)部分的詳細(xì)組成如圖1所示。
圖1 65W單口充電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
USB-PD充電器工作原理
以某款手機(jī)的USB-PD充電器為例，其電路原理圖如圖2所示。正常情況下，充電器通過(guò)接入市電，經(jīng)過(guò)共模電感濾波以及整流橋整流后形成直流電，再經(jīng)過(guò)主控IC和變壓器，電壓加在主開(kāi)關(guān)管上，主控制芯片工作后開(kāi)始驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)MOS管進(jìn)行高頻開(kāi)關(guān)，當(dāng)主開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，母線上的電流對(duì)變壓器原邊儲(chǔ)存能量，當(dāng)主開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，變壓器原邊開(kāi)始對(duì)副邊進(jìn)行釋放能量。同步整流IC產(chǎn)生MOSFET的驅(qū)動(dòng)電平與變壓器的正弦波電壓同步變化，當(dāng)輸出電壓正相時(shí)，同步整流MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓為高電平，同步整流管開(kāi)通，減小電流流經(jīng)體二極管輸出的損耗；當(dāng)變壓器副邊電壓反相時(shí)，同步整流MOSFET驅(qū)動(dòng)電壓為低電平，MOSFET體二極管使反向電壓截止。此外，通過(guò)和基準(zhǔn)比較，協(xié)議芯片與手機(jī)連接后控制光耦反饋，進(jìn)一步控制主控芯片產(chǎn)生的PWM來(lái)控制輸出電壓和電流，達(dá)到向次級(jí)傳遞能量并變換電壓的效果。
圖2 手機(jī)充電器電路原理圖
上海貝嶺為USB-PD應(yīng)用提供的產(chǎn)品解決方案
前級(jí)驅(qū)動(dòng)IC產(chǎn)品方案
針對(duì)手機(jī)、筆記本電腦和平板電腦等設(shè)備充電器產(chǎn)品，上海貝嶺可以提供初級(jí)測(cè)驅(qū)動(dòng)主控IC（南京微盟系列產(chǎn)品），產(chǎn)品如下表1所示。
表1 初級(jí)測(cè)驅(qū)動(dòng)主控IC選型表
以上產(chǎn)品待機(jī)功耗均達(dá)到六級(jí)能效之要求，其中8210采用QR控制方式，頻率提高到200kHz, 8224采用PWM控制方式，VCC提高到80V OVP，省去了客戶需要加二次穩(wěn)壓電路的復(fù)雜應(yīng)用，節(jié)約了成本。8250更是采用了有源鉗位的新式控制架構(gòu)，國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品鮮見(jiàn)！
前級(jí)高壓 MOSFET產(chǎn)品
前級(jí)主開(kāi)關(guān)管是整個(gè)電路中最重要的高壓開(kāi)關(guān)，上海貝嶺在這一應(yīng)用上有多種產(chǎn)品可供選擇，產(chǎn)品性能優(yōu)異，可選型的產(chǎn)品列表如表2所示：
表2 前級(jí)高壓MOSFET產(chǎn)品選型表
后級(jí)同步整流控制IC
上海貝嶺提供的性能優(yōu)異的同步整流控制IC產(chǎn)品主要參數(shù)信息如表3所示。
表3 同步整流控制IC產(chǎn)品應(yīng)用選型表
后級(jí)同步整流MOSFET
上海貝嶺目前已開(kāi)發(fā)出了性能優(yōu)異的SGT MOSFET產(chǎn)品，產(chǎn)品主要參數(shù)信息如表4所示。
表4 USB-PD應(yīng)用同步整流MOSFET應(yīng)用選型表
上海貝嶺為USB-PD應(yīng)用提供了全方位的半導(dǎo)體器件解決方案，涵蓋了前級(jí)驅(qū)動(dòng)IC、高壓MOSFET、后級(jí)同步整流控制IC和同步整流MOSFET等關(guān)鍵元件。同時(shí)，上海貝嶺還具有完善的應(yīng)用技術(shù)支持能力，可以為客戶提供相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)推薦，幫助客戶工程師節(jié)省開(kāi)發(fā)周期。此外，上海貝嶺具有嚴(yán)格的品質(zhì)把關(guān)，所有產(chǎn)品在發(fā)布之前均按照J(rèn)EDEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格的認(rèn)證測(cè)試，滿足工業(yè)級(jí)產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)要求。上海貝嶺將始終堅(jiān)持在電源產(chǎn)品和功率器件領(lǐng)域中不斷探索，全心全力為客戶打造滿足要求的優(yōu)異產(chǎn)品。
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