智能手機(jī)和平板電腦等各種移動(dòng)設(shè)備的豐富與流行，使得充電這件事變得越來(lái)越頻繁，人們往往懶得拔下充電器以便下一次充電，于是待機(jī)功耗成為忽視的能耗。實(shí)際上，根據(jù)IMS Research的數(shù)據(jù)顯示，2010年全球大約有12.5億個(gè)手機(jī)適配器，占所有外部適配器市場(chǎng)的53%，顯然，2012年對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)還會(huì)有所提升。假如能夠有效降低這些適配器的空載損耗，那么也對(duì)于全球倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保做出了積極有效的響應(yīng)。
歐盟市場(chǎng)較早的認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)并提出了一套計(jì)劃，2008年歐盟委員會(huì)的IPP計(jì)劃與五大手機(jī)OEM(諾基亞、摩托羅拉、三星、LG和索愛(ài))共同推出了環(huán)保型電池充電器評(píng)級(jí)體系，將空載損耗從0.03W到0.5W區(qū)間劃分了六個(gè)等級(jí)，空載功耗為0.5W以上無(wú)星，0.03W以下則為最高的五星標(biāo)準(zhǔn)。
 德州儀器半導(dǎo)體技術(shù)(上海)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理程文濤 |
TI電源管理產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理程文濤表示：“此體系推出后，主流手機(jī)及適配器制造商都將滿(mǎn)足低于30mW的五星級(jí)空載功耗標(biāo)準(zhǔn)作為瞄準(zhǔn)的目標(biāo)，以提升品牌形象。但是做到30mW無(wú)疑并非易事，還是有諸多技術(shù)瓶頸和挑戰(zhàn)。”
日前，TI也加入了五星級(jí)空載功耗標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商行列，其推出的高效率UCC28700反激控制器正是直接瞄準(zhǔn)30mW無(wú)負(fù)載功耗的產(chǎn)品，不僅可降低待機(jī)功耗，還以最小的解決方案尺寸和最少的元件數(shù)量幫助智能手機(jī)用戶(hù)減少5W方形適配器耗電，實(shí)現(xiàn)最高的功率密度。
程文濤指出，UCC28700的主要優(yōu)勢(shì)在于支持低于30mW的待機(jī)功耗，只需 1.5μA的啟動(dòng)電流。啟動(dòng)的時(shí)候，你把充電器插到墻上，僅需1.5μA的啟動(dòng)電流，這是非常小的啟動(dòng)電流，這個(gè)也是滿(mǎn)足待機(jī)功耗低于30mW的其中一個(gè)最重要的技術(shù)上解決的問(wèn)題。
低功耗小型交流適配器控制器推動(dòng)移動(dòng)充電技術(shù)發(fā)展。
另一項(xiàng)特別的優(yōu)勢(shì)在于最高集成度的原邊調(diào)節(jié)器。在消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中，如果使用交流電供電，那么人與消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品必須要求隔離。在隔離的情況下，如果要把輸出的電壓和電流控制得非常精準(zhǔn)，必須要用一些特殊的技術(shù)，最開(kāi)始一般會(huì)用一些恒壓恒流的芯片放在副邊去隔離。但在手機(jī)適配器領(lǐng)域，客戶(hù)往往“錙銖必較”，光耦目前占的份額是不小的，后來(lái)普遍地采用一種新的技術(shù)——原邊控制，沒(méi)有光耦，不需要從副邊去檢測(cè)電壓和電流，把它送到原邊去。它實(shí)際上是在檢測(cè)本身芯片VDD的輔助電源，就是繞組上的電壓，來(lái)反映輸出電壓。當(dāng)輸出電流不同的時(shí)候，原邊的檢測(cè)就需要特別的技巧?！癟I在UCC28700里采用獨(dú)特技術(shù)，產(chǎn)品實(shí)測(cè)出來(lái)的結(jié)果是非常好的。”程文濤說(shuō)。
除了恒壓之外，還有恒流的要求，這也是歐盟提出的內(nèi)容。如果用USB來(lái)充電的話，輸出電壓和電流必須要在一個(gè)范圍內(nèi)，最多允許輸出負(fù)載增加的時(shí)候電壓稍微掉一點(diǎn)，但是不能掉出范圍。當(dāng)電流超過(guò)本身所設(shè)定的電流時(shí)，必須要進(jìn)入恒流狀態(tài)，一方面是保護(hù)充電器本身，另一方面最重要的是保護(hù)電池，因?yàn)殡姵夭荒軣o(wú)節(jié)制地充電，雖然電池本身有電池充電保護(hù)，但鋰電在充電失控時(shí)是有爆炸可能性的，所以充電器也必須做到雙重的過(guò)流保護(hù)和充電控制，才能夠使電池在批量生產(chǎn)的時(shí)候，不會(huì)出現(xiàn)這么多問(wèn)題，影響安全。程文濤強(qiáng)調(diào)說(shuō)，“本身原邊調(diào)節(jié)和恒壓是一個(gè)挑戰(zhàn)，原邊調(diào)節(jié)恒流就是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)，在副邊輸出電流的時(shí)候，讓原邊僅僅檢測(cè)原邊的電流，就能夠把副邊的電流控制得非常非常精準(zhǔn)?！?
另外還有一點(diǎn)，UCC28700里面有一個(gè)所謂寬VDD輸入電壓，由于所采用的芯片工藝，它能夠接受輸入VDD芯片本身的供電電壓范圍是8-35伏，目前還沒(méi)有其他的供應(yīng)商能夠做到這么寬。程文濤解釋說(shuō)，剛開(kāi)始在輔助電源輔助繞組開(kāi)始反過(guò)來(lái)給芯片供電之前，實(shí)際上這里面耗的就是VCC電容上的電，如果這個(gè)VDD電壓放得不夠?qū)?，就必須要用很大的VDD電容使它能夠起來(lái)，要不然它起不來(lái)。他說(shuō)：“寬VDD好處在于，VDD電容可以極大地減小，一方面可以減少尺寸，另一方面也可以減少成本，這是在同類(lèi)產(chǎn)品中，是非常突出的一個(gè)優(yōu)勢(shì)?！?
因此，原邊調(diào)節(jié)、恒壓恒流、寬VDD輸入電壓范圍、高開(kāi)關(guān)頻率支持更小變壓器、無(wú)需光耦反饋電路從而降低成本等優(yōu)勢(shì)，能夠讓UCC28700脫穎而出。在智能手機(jī)和平板電腦普及的今天，除了效率、功耗之外，驅(qū)動(dòng)消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備增長(zhǎng)的主要因素還包括成本。他強(qiáng)調(diào)，TI這款UCC28700能夠充分滿(mǎn)足這三種要求。
TPS2511助力推廣通用USB充電
某些手機(jī)與平板電腦的5W和10W充電器只支持某一品牌的設(shè)備，給當(dāng)前移動(dòng)用戶(hù)帶來(lái)很大困擾，時(shí)常是出門(mén)帶著各式充電器，排插上插滿(mǎn)各種各樣的充電器。消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)新移動(dòng)設(shè)備就需要新的充電器，增加家中適配器的數(shù)量，最終產(chǎn)生更多的電子垃圾。為此，歐盟在2007年發(fā)布了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，USB電池充電規(guī)范1.0版，在2009年升級(jí)到1.1，目前已經(jīng)升級(jí)到1.2。這個(gè)1.2標(biāo)準(zhǔn)的目的就是要把所有的用電池供電的設(shè)備的充電口都統(tǒng)一成USB，這就能夠減少塑料垃圾和電子垃圾。
程文濤說(shuō)道：“根據(jù)IMS Research，該標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)在2014年就將覆蓋90%的手機(jī)充電適配器市場(chǎng)?，F(xiàn)在基本上絕大多數(shù)廠商，不管是主流還是非主流的廠商都已經(jīng)加入該規(guī)范，無(wú)論是車(chē)載的，還是墻上的充電器，或者充電棒也好，各種各樣的設(shè)備其實(shí)都在采用USB端口來(lái)充電，包括USB 2.0和USB 3.0，在這樣的市場(chǎng)環(huán)境下，不符合該規(guī)范并不是合理的策略?！?
TI TPS2511智能USB充電控制器因此應(yīng)運(yùn)而生，它符合USB電池充電規(guī)范1.2版以及中國(guó)電信規(guī)范YD/T 1591-2009規(guī)定的要求，適用于流行智能手機(jī)或 5V 平板電腦的充電適配器，可為系統(tǒng)提供更多充電算法，為智能手機(jī)與平板電腦充電實(shí)現(xiàn)通用性。該產(chǎn)品智能之處在于將電流限制USB電源開(kāi)關(guān)與USB專(zhuān)用充電端口識(shí)別電路相整合，可自動(dòng)檢測(cè)USB 2.0及3.0數(shù)據(jù)線路電壓，并提供正確的電氣特征，安全地為符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備充電。
程文濤介紹：“TPS2511集成了市場(chǎng)上幾乎絕大多數(shù)廠商所做的用電設(shè)備智能檢測(cè)功能，要讓不同的充電器和用電設(shè)備互相識(shí)別，必須要包含每一家的判斷方法。而IC是最適合實(shí)現(xiàn)這種耗電又小，又需要很多的電路、晶體管來(lái)達(dá)成的一個(gè)功能。因此，TPS2511解決的就是這個(gè)問(wèn)題。”他補(bǔ)充道，除了能夠讓充電器和用電設(shè)備之間互相識(shí)別之外，TPS2511也提供一些其他的功能，包括過(guò)熱保護(hù)。還有一個(gè)就是自動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ?，?dāng)自動(dòng)探測(cè)到電流，電流超過(guò)一定限值的時(shí)候，它會(huì)自動(dòng)抬高電壓，補(bǔ)償線長(zhǎng)的損耗。
除了提供UCC28700和TPS2511的評(píng)估板之外，TI還推出了以下幾款新版參考設(shè)計(jì)供下載，包括：1)通用AC輸入、5V、2A智能USB方形充電適配器(TPS2511+UCC28700)；2)USB設(shè)備的通用汽車(chē)充電器(TPS2511+TSP54250)；3)雙端口USB通用汽車(chē)充電器(2xTPS2511+TPS40170)。
據(jù)悉，采用6引腳、3×3毫米SOT-23封裝的UCC28700反激PWM控制器及采用8引腳、3×5毫米MSOP封裝的TPS2511通用充電器控制器現(xiàn)已開(kāi)始供貨。TI還可提供UCC28700EVM-068與TPS2511EVM-141評(píng)估模塊。
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