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芯片如何帮手机充电器实现“更小体积、更快充电”?

2018年07月09日 11:55 来源:华强北电脑网 作者:网络整理 我要投稿

芯片如何帮手机充电器实现“更小体积、更快充电”?

  如今无论是体积和重量越来越小的笔记本电脑、平板电脑,还是体积越来越大的手机都需要体积更小、充电更快的充电器。不过可以有效地将交流电转换为直流电并且只需要很少的元件的反激式转换器作为首选拓扑结构限制了充电器的体积,电源适配器的发展也到了临界点,那么有源钳位反激式芯片组能否打破体积限制?

  德州仪器(TI)亚洲区模拟产品业务拓展总监吴渭强在深圳举行的媒体说明会上表示:"智能手机不仅需要体积更小,也需要更大功率的充电器,而有源钳位反激能以更小空间释放更电力。具体来说,有源钳位反激消除开关损耗并降低EMI,以适当的控制钳位,实现零电压开关(ZVS);其次可以提升效率,通过循环泄漏能量并将其传递到输出端而不是耗散以实现高于传统反激式转换器的效率;最后可以实现更高的功率密度更低的开关能耗使开关频率更高,使无源元件体积更小。TI推出的新款芯片组将UCC28780有源钳位反激式控制器和UCC24612同步整流器控制器相结合,工作频率高达1MHz,可帮助将AC/DC适配器和USB PD充电器的电源尺寸减半。"

  德州仪器(TI)亚洲区模拟产品业务拓展总监吴渭强介绍芯片组的优势

  TI高电压产品系统及应用工程经理John Stevens进一步表示:"随着UCC28780+UCC24612芯片组的推出,设计人员可以智能地控制有源钳位反激,这是现有方案无法实现的。新型有源钳位反激式解决方案可在AC/DC适配器和USB电源输送充电器中实现高达1MHz的高效运行。1MHz是一个非常重要的指标,这意味着适配器尺寸可缩小50%。当然,TI也是率先推出该类产品的公司。"

  TI高电压产品系统及应用工程经理John Stevens

  据介绍,UCC28780+UCC24612的优势主要体现在三个方面:1、功率密度加倍,精确的可编程过功率保护提供统一的散热设计,以实现高功率密度;2、高效率,多模式控制可实现高效率,超过欧洲CoC Tier2和美国DoE Level VI效率标准;3、简化设计,通过使用自适应ZVS控制等功能,工程师可以通过组合电阻设置轻松设计系统。通过数据更能直观说明该芯片组的优势,芯片组可使占用的空间缩小50%,满载负荷效率达到95%,待机能耗小于40mW。

  当然,芯片组所体现出的优势与每个芯片的特性也密不可分。其中,UCC28780频率可达1MHz,并同时支持GaN或Si FET,创新ZVS算法提供一流效率,还具有先进的保护功能,可以实现高频率无散热器。对于UCC28780为何能做到高频无散热器的疑问,吴渭强先生为华强电子网记者解答时表示:"控制器的热量主要来自于损耗,有源钳位可存储能量并将其传输至输出,而非通过在电阻-电容-二极管或齐纳钳位中消耗能量来应对漏感。智能控制钳位还提供零电压开关。这样消除了两大主要损耗来源,让损耗最小并通过循环泄漏能量提高效率从而可以实现高频无散热器,尺寸也得以大大减小。"UCC24612控制器Si FET支持高达1MHz的频率,宽电压操作范围最高支持200V,智能控制提供了接近理想的二极管仿真系统,实现高性能,简化设计。

  UCC28780+UCC24612与UCC28056 PFC控制器搭配应用

  John Stevens还表示:"TI致力于提供从输入到输出的一整套解决方案,最大限度满足工程师的需求。因此针对75W以上的设计,设计人员还可以将芯片组与一个新的6引脚PFC控制器UCC28056配对,以达到所有线路电压在10%负载下实现大于90%的高效率以及最低115Vin时25mW的待机功耗,始终开启的PFC可以瞬间启动,减少组件数量让系统设计更简单,同时在AC/DC应用中没有噪声。"基于UCC28056可以简化系统设计以及为AC/DC应用提供行业最低待机功耗,其可以应用于数字电视、游戏台式电脑、适配器、电动工具和其他AC/DC应用。

  目前,工程师可以使用即插即用的EVM评估设计,也可以使用体积只有市面上同类产品三分之一,30W/in3,92%效率,65W USB Type-C PD AC/DC适配器的参考设计快速启动高压系统设计。吴渭强也指出,TI的有源钳位反激芯片组主要针对的是更高功率的新市场,而非传统的5W或10W的产品,UCC28780+UCC24612芯片组将手机应用作为切入点,未来会拓展到更加广阔的应用市场。

  电源转换趋势和要求

  媒体说明会的最后,John Stevens还分享了六个电源转换的趋势和要求,包括能源效率、分布式和可再生能源、功率密度、存储和交付大数据、汽车电气化、工业自动化。他同时表示,在新的潮流中,TI也通过创新的电源管理IC产品组合继续推动电源设计。除了上述详细介绍的产品,近期TI还推出了业界首款6A三级降压电池充电器bq25910,可将解决方案尺寸减小60%,充电电流增加50%。以及尺寸仅为27mm2的LMZM23601电源模块,这款产品也是业界最小的36V,1A降压解决方案。

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