芯片如何幫手機(jī)充電器實(shí)現(xiàn)“更小體積、更快充電”?

如今無論是體積和重量越來越小的筆記本電腦、平板電腦，還是體積越來越大的手機(jī)都需要體積更小、充電更快的充電器。不過可以有效地將交流電轉(zhuǎn)換為直流電并且只需要很少的元件的反激式轉(zhuǎn)換器作為首選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制了充電器的體積，電源適配器的發(fā)展也到了臨界點(diǎn)，那么有源鉗位反激式芯片組能否打破體積限制?

德州儀器(TI)亞洲區(qū)模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳渭強(qiáng)在深圳舉行的媒體說明會(huì)上表示：“智能手機(jī)不僅需要體積更小，也需要更大功率的充電器，而有源鉗位反激能以更小空間釋放更電力。具體來說，有源鉗位反激消除開關(guān)損耗并降低EMI，以適當(dāng)?shù)目刂沏Q位，實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)(ZVS);其次可以提升效率，通過循環(huán)泄漏能量并將其傳遞到輸出端而不是耗散以實(shí)現(xiàn)高于傳統(tǒng)反激式轉(zhuǎn)換器的效率;最后可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度更低的開關(guān)能耗使開關(guān)頻率更高，使無源元件體積更小。TI推出的新款芯片組將UCC28780有源鉗位反激式控制器和UCC24612同步整流器控制器相結(jié)合，工作頻率高達(dá)1MHz，可幫助將AC/DC適配器和USB PD充電器的電源尺寸減半。”

德州儀器(TI)亞洲區(qū)模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展總監(jiān)吳渭強(qiáng)介紹芯片組的優(yōu)勢

TI高電壓產(chǎn)品系統(tǒng)及應(yīng)用工程經(jīng)理John Stevens進(jìn)一步表示：“隨著UCC28780+UCC24612芯片組的推出，設(shè)計(jì)人員可以智能地控制有源鉗位反激，這是現(xiàn)有方案無法實(shí)現(xiàn)的。新型有源鉗位反激式解決方案可在AC/DC適配器和USB電源輸送充電器中實(shí)現(xiàn)高達(dá)1MHz的高效運(yùn)行。1MHz是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，這意味著適配器尺寸可縮小50%。當(dāng)然，TI也是率先推出該類產(chǎn)品的公司。”

TI高電壓產(chǎn)品系統(tǒng)及應(yīng)用工程經(jīng)理John Stevens

據(jù)介紹，UCC28780+UCC24612的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：1、功率密度加倍，精確的可編程過功率保護(hù)提供統(tǒng)一的散熱設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高功率密度;2、高效率，多模式控制可實(shí)現(xiàn)高效率，超過歐洲CoC Tier2和美國DoE Level VI效率標(biāo)準(zhǔn);3、簡化設(shè)計(jì)，通過使用自適應(yīng)ZVS控制等功能，工程師可以通過組合電阻設(shè)置輕松設(shè)計(jì)系統(tǒng)。通過數(shù)據(jù)更能直觀說明該芯片組的優(yōu)勢，芯片組可使占用的空間縮小50%，滿載負(fù)荷效率達(dá)到95%，待機(jī)能耗小于40mW。

當(dāng)然，芯片組所體現(xiàn)出的優(yōu)勢與每個(gè)芯片的特性也密不可分。其中，UCC28780頻率可達(dá)1MHz，并同時(shí)支持GaN或Si FET，創(chuàng)新ZVS算法提供一流效率，還具有先進(jìn)的保護(hù)功能，可以實(shí)現(xiàn)高頻率無散熱器。對于UCC28780為何能做到高頻無散熱器的疑問，吳渭強(qiáng)先生為華強(qiáng)電子網(wǎng)記者解答時(shí)表示：“控制器的熱量主要來自于損耗，有源鉗位可存儲(chǔ)能量并將其傳輸至輸出，而非通過在電阻-電容-二極管或齊納鉗位中消耗能量來應(yīng)對漏感。智能控制鉗位還提供零電壓開關(guān)。這樣消除了兩大主要損耗來源，讓損耗最小并通過循環(huán)泄漏能量提高效率從而可以實(shí)現(xiàn)高頻無散熱器，尺寸也得以大大減小。”UCC24612控制器Si FET支持高達(dá)1MHz的頻率，寬電壓操作范圍最高支持200V，智能控制提供了接近理想的二極管仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高性能，簡化設(shè)計(jì)。

UCC28780+UCC24612與UCC28056 PFC控制器搭配應(yīng)用

John Stevens還表示：“TI致力于提供從輸入到輸出的一整套解決方案，最大限度滿足工程師的需求。因此針對75W以上的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員還可以將芯片組與一個(gè)新的6引腳PFC控制器UCC28056配對，以達(dá)到所有線路電壓在10%負(fù)載下實(shí)現(xiàn)大于90%的高效率以及最低115Vin時(shí)25mW的待機(jī)功耗，始終開啟的PFC可以瞬間啟動(dòng)，減少組件數(shù)量讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡單，同時(shí)在AC/DC應(yīng)用中沒有噪聲。”基于UCC28056可以簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及為AC/DC應(yīng)用提供行業(yè)最低待機(jī)功耗，其可以應(yīng)用于數(shù)字電視、游戲臺(tái)式電腦、適配器、電動(dòng)工具和其他AC/DC應(yīng)用。

目前，工程師可以使用即插即用的EVM評估設(shè)計(jì)，也可以使用體積只有市面上同類產(chǎn)品三分之一，30W/in3，92%效率，65W USB Type-C PD AC/DC適配器的參考設(shè)計(jì)快速啟動(dòng)高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。吳渭強(qiáng)也指出，TI的有源鉗位反激芯片組主要針對的是更高功率的新市場，而非傳統(tǒng)的5W或10W的產(chǎn)品，UCC28780+UCC24612芯片組將手機(jī)應(yīng)用作為切入點(diǎn)，未來會(huì)拓展到更加廣闊的應(yīng)用市場。

電源轉(zhuǎn)換趨勢和要求

媒體說明會(huì)的最后，John Stevens還分享了六個(gè)電源轉(zhuǎn)換的趨勢和要求，包括能源效率、分布式和可再生能源、功率密度、存儲(chǔ)和交付大數(shù)據(jù)、汽車電氣化、工業(yè)自動(dòng)化。他同時(shí)表示，在新的潮流中，TI也通過創(chuàng)新的電源管理IC產(chǎn)品組合繼續(xù)推動(dòng)電源設(shè)計(jì)。除了上述詳細(xì)介紹的產(chǎn)品，近期TI還推出了業(yè)界首款6A三級(jí)降壓電池充電器bq25910，可將解決方案尺寸減小60%，充電電流增加50%。以及尺寸僅為27mm2的LMZM23601電源模塊，這款產(chǎn)品也是業(yè)界最小的36V，1A降壓解決方案。

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