【导读】智能化便携式电子设备诸如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等的不断更新换代,功能越来越丰富,随之带来了耗电量急剧上升的挑战。然而,在现有电池能量密度还未取得突破性进展的背景下,人们开始探索更快的电量补给,以高效充电来压缩充电时间,降低充电的时间成本,从而换取设备的便携性,提升用户体验。
目前,usb-pd是最为主流的快充技术。该技术标准具有18w、20w、35w、65w和140w等多种功率规格,以及5v、9v、12v和20v等多种电压输出。灵活的电压电流输出配置让各种电子设备都能通过一条usb-type c线缆满足充电需求。
以某款65w单口手机充电器为例,主要包括输入整流滤波、控制和反馈、初级开关、输出同步整流,输出滤波等四个部分组成,每个部分的详细组成如图1所示。
图1 65w单口充电器内部结构图
usb-pd充电器工作原理
以某款手机的usb-pd充电器为例,其电路原理图如图2所示。正常情况下,充电器通过接入市电,经过共模电感滤波以及整流桥整流后形成直流电,再经过主控ic和变压器,电压加在主开关管上,主控制芯片工作后开始驱动开关mos管进行高频开关,当主开关管开通时,母线上的电流对变压器原边储存能量,当主开关管关断时,变压器原边开始对副边进行释放能量。同步整流ic产生mosfet的驱动电平与变压器的正弦波电压同步变化,当输出电压正相时,同步整流mosfet驱动电压为高电平,同步整流管开通,减小电流流经体二极管输出的损耗;当变压器副边电压反相时,同步整流mosfet驱动电压为低电平,mosfet体二极管使反向电压截止。此外,通过和基准比较,协议芯片与手机连接后控制光耦反馈,进一步控制主控芯片产生的pwm来控制输出电压和电流,达到向次级传递能量并变换电压的效果。
图2 手机充电器电路原理图
上海贝岭为usb-pd应用提供的产品解决方案
前级驱动ic产品方案
针对手机、笔记本电脑和平板电脑等设备充电器产品,上海贝岭可以提供初级测驱动主控ic(南京微盟系列产品),产品如下表1所示。
表1 初级测驱动主控ic选型表
以上产品待机功耗均达到六级能效之要求,其中8210采用qr控制方式,频率提高到200khz, 8224采用pwm控制方式,vcc提高到80v ovp,省去了客户需要加二次稳压电路的复杂应用,节约了成本。8250更是采用了有源钳位的新式控制架构,国内同类产品鲜见!
前级高压 mosfet产品
前级主开关管是整个电路中最重要的高压开关,上海贝岭在这一应用上有多种产品可供选择,产品性能优异,可选型的产品列表如表2所示:
表2 前级高压mosfet产品选型表
后级同步整流控制ic
上海贝岭提供的性能优异的同步整流控制ic产品主要参数信息如表3所示。
表3 同步整流控制ic产品应用选型表
后级同步整流mosfet
上海贝岭目前已开发出了性能优异的sgt mosfet产品,产品主要参数信息如表4所示。
表4 usb-pd应用同步整流mosfet应用选型表
上海贝岭为usb-pd应用提供了全方位的半导体器件解决方案,涵盖了前级驱动ic、高压mosfet、后级同步整流控制ic和同步整流mosfet等关键元件。同时,上海贝岭还具有完善的应用技术支持能力,可以为客户提供相关的系统设计推荐,帮助客户工程师节省开发周期。此外,上海贝岭具有严格的品质把关,所有产品在发布之前均按照jedec标准进行了严格的认证测试,满足工业级产品可靠性标准要求。上海贝岭将始终坚持在电源产品和功率器件领域中不断探索,全心全力为客户打造满足要求的优异产品。
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