智能手機和平板電腦等各種移動(dòng)設備的豐富與流行，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，于是待機功耗成為忽視的能耗。實(shí)際上，根據IMS Research的數據顯示，2010年全球大約有12.5億個(gè)手機適配器，占所有外部適配器市場(chǎng)的53%，顯然，2012年對應的數據還會(huì )有所提升。假如能夠有效降低這些適配器的空載損耗，那么也對于全球倡導的節能環(huán)保做出了積極有效的響應。
歐盟市場(chǎng)較早的認識到這一點(diǎn)并提出了一套計劃，2008年歐盟委員會(huì )的IPP計劃與五大手機OEM(諾基亞、摩托羅拉、三星、LG和索愛(ài))共同推出了環(huán)保型電池充電器評級體系，將空載損耗從0.03W到0.5W區間劃分了六個(gè)等級，空載功耗為0.5W以上無(wú)星，0.03W以下則為最高的五星標準。
 德州儀器半導體技術(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，主流手機及適配器制造商都將滿(mǎn)足低于30mW的五星級空載功耗標準作為瞄準的目標，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?！?
日前，TI也加入了五星級空載功耗標準的供應商行列，其推出的高效率UCC28700反激控制器正是直接瞄準30mW無(wú)負載功耗的產(chǎn)品，不僅可降低待機功耗，還以最小的解決方案尺寸和最少的元件數量幫助智能手機用戶(hù)減少5W方形適配器耗電，實(shí)現最高的功率密度。
程文濤指出，UCC28700的主要優(yōu)勢在于支持低于30mW的待機功耗，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。
另一項特別的優(yōu)勢在于最高集成度的原邊調節器。在消費類(lèi)產(chǎn)品中，如果使用交流電供電，那么人與消費類(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，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電壓和電流，把它送到原邊去。它實(shí)際上是在檢測本身芯片VDD的輔助電源，就是繞組上的電壓，來(lái)反映輸出電壓。當輸出電流不同的時(shí)候，原邊的檢測就需要特別的技巧?！癟I在UCC28700里采用獨特技術(shù)，產(chǎn)品實(shí)測出來(lái)的結果是非常好的?！背涛臐f(shuō)。
除了恒壓之外，還有恒流的要求，這也是歐盟提出的內容。如果用USB來(lái)充電的話(huà)，輸出電壓和電流必須要在一個(gè)范圍內，最多允許輸出負載增加的時(shí)候電壓稍微掉一點(diǎn)，但是不能掉出范圍。當電流超過(guò)本身所設定的電流時(shí)，必須要進(jìn)入恒流狀態(tài)，一方面是保護充電器本身，另一方面最重要的是保護電池，因為電池不能無(wú)節制地充電，雖然電池本身有電池充電保護，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 )出現這么多問(wèn)題，影響安全。程文濤強調說(shuō)，“本身原邊調節和恒壓是一個(gè)挑戰，原邊調節恒流就是一個(gè)更大的挑戰，在副邊輸出電流的時(shí)候，讓原邊僅僅檢測原邊的電流，就能夠把副邊的電流控制得非常非常精準?！?
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電壓放得不夠寬，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?！?
因此，原邊調節、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，能夠讓UCC28700脫穎而出。在智能手機和平板電腦普及的今天，除了效率、功耗之外，驅動(dòng)消費類(lèi)電子設備增長(cháng)的主要因素還包括成本。他強調，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
某些手機與平板電腦的5W和10W充電器只支持某一品牌的設備，給當前移動(dòng)用戶(hù)帶來(lái)很大困擾，時(shí)常是出門(mén)帶著(zhù)各式充電器，排插上插滿(mǎn)各種各樣的充電器。消費者購買(mǎi)新移動(dòng)設備就需要新的充電器，增加家中適配器的數量，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)標準，USB電池充電規范1.0版，在2009年升級到1.1，目前已經(jīng)升級到1.2。這個(gè)1.2標準的目的就是要把所有的用電池供電的設備的充電口都統一成USB，這就能夠減少塑料垃圾和電子垃圾。
程文濤說(shuō)道：“根據IMS Research，該標準預計在2014年就將覆蓋90%的手機充電適配器市場(chǎng)?，F在基本上絕大多數廠(chǎng)商，不管是主流還是非主流的廠(chǎng)商都已經(jīng)加入該規范，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，不符合該規范并不是合理的策略?！?
TI TPS2511智能USB充電控制器因此應運而生，它符合USB電池充電規范1.2版以及中國電信規范YD/T 1591-2009規定的要求，適用于流行智能手機或 5V 平板電腦的充電適配器，可為系統提供更多充電算法，為智能手機與平板電腦充電實(shí)現通用性。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)用充電端口識別電路相整合，可自動(dòng)檢測USB 2.0及3.0數據線(xiàn)路電壓，并提供正確的電氣特征，安全地為符合相關(guān)標準的設備充電。
程文濤介紹：“TPS2511集成了市場(chǎng)上幾乎絕大多數廠(chǎng)商所做的用電設備智能檢測功能，要讓不同的充電器和用電設備互相識別，必須要包含每一家的判斷方法。而IC是最適合實(shí)現這種耗電又小，又需要很多的電路、晶體管來(lái)達成的一個(gè)功能。因此，TPS2511解決的就是這個(gè)問(wèn)題?！彼a充道，除了能夠讓充電器和用電設備之間互相識別之外，TPS2511也提供一些其他的功能，包括過(guò)熱保護。還有一個(gè)就是自動(dòng)補償的功能，當自動(dòng)探測到電流，電流超過(guò)一定限值的時(shí)候，它會(huì )自動(dòng)抬高電壓，補償線(xiàn)長(cháng)的損耗。
除了提供UCC28700和TPS2511的評估板之外，TI還推出了以下幾款新版參考設計供下載，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已開(kāi)始供貨。TI還可提供UCC28700EVM-068與TPS2511EVM-141評估模塊。
移動(dòng)設備訪(fǎng)問(wèn)
