智能化便攜式電子設(shè)備諸如智能手機、筆記本電腦、平板電腦等的不斷更新?lián)Q代，功能越來越豐富，隨之帶來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展的背景下，人們開始探索更快的電量補給，以高效充電來壓縮充電時間，降低充電的時間成本，從而換取設(shè)備的便攜性，提升用戶體驗。

目前，USB-PD是最為主流的快充技術(shù)。該技術(shù)標準具有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)備都能通過一條USB-TYPE C線纜滿足充電需求。

以某款65W單口手機充電器為例，主要包括輸入整流濾波、控制和反饋、初級開關(guān)、輸出同步整流，輸出濾波等四個部分組成，每個部分的詳細組成如圖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，充電器通過接入市電，經(jīng)過共模電感濾波以及整流橋整流后形成直流電，再經(jīng)過主控IC和變壓器，電壓加在主開關(guān)管上，主控制芯片工作后開始驅(qū)動開關(guān)MOS管進行高頻開關(guān)，當主開關(guān)管開通時，母線上的電流對變壓器原邊儲存能量，當主開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器原邊開始對副邊進行釋放能量。同步整流IC產(chǎn)生MOSFET的驅(qū)動電平與變壓器的正弦波電壓同步變化，當輸出電壓正相時，同步整流MOSFET驅(qū)動電壓為高電平，同步整流管開通，減小電流流經(jīng)體二極管輸出的損耗；當變壓器副邊電壓反相時，同步整流MOSFET驅(qū)動電壓為低電平，MOSFET體二極管使反向電壓截止。此外，通過和基準比較，協(xié)議芯片與手機連接后控制光耦反饋，進一步控制主控芯片產(chǎn)生的PWM來控制輸出電壓和電流，達到向次級傳遞能量并變換電壓的效果。

圖2 手機充電器電路原理圖

上海貝嶺為USB-PD應(yīng)用提供的產(chǎn)品解決方案

前級驅(qū)動IC產(chǎn)品方案

針對手機、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測驅(qū)動主控IC（南京微盟系列產(chǎn)品），產(chǎn)品如下表1所示。

表1 初級測驅(qū)動主控IC選型表

以上產(chǎn)品待機功耗均達到六級能效之要求，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)，國內(nèi)同類產(chǎn)品鮮見！

前級高壓 MOSFET產(chǎn)品

前級主開關(guān)管是整個電路中最重要的高壓開關(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 前級高壓MOSFET產(chǎn)品選型表

后級同步整流控制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

后級同步整流MOSFET

上海貝嶺目前已開發(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體器件解決方案，涵蓋了前級驅(qū)動IC、高壓MOSFET、后級同步整流控制IC和同步整流MOSFET等關(guān)鍵元件。同時，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)計推薦，幫助客戶工程師節(jié)省開發(fā)周期。此外，上海貝嶺具有嚴格的品質(zhì)把關(guān)，所有產(chǎn)品在發(fā)布之前均按照JEDEC標準進行了嚴格的認證測試，滿足工業(yè)級產(chǎn)品可靠性標準要求。上海貝嶺將始終堅持在電源產(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。