你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

USB充電器的過去與現(xiàn)在:Type-C達到能源效率標準

發(fā)布時間:2021-01-20 責任編輯:wenwei

【導讀】在計劃寫本篇博客時,我在谷歌趨勢中輸入了“Type-C”。如圖1所示,自2015年以來對這一詞語的興趣一直在上升。USB Type-C設備在現(xiàn)實世界中也越來越流行,許多流行的手機和平板電腦采用USB Type-C接口。我預計在未來幾年采用USB Type-C接口的產(chǎn)品將迅速增加。
 
USB充電器的過去與現(xiàn)在:Type-C達到能源效率標準
圖1:谷歌趨勢上的興趣走勢圖(關鍵詞:Type-C)
 
USB Type-C設備在現(xiàn)實世界中也越來越流行,許多流行的手機和平板電腦采用USB Type-C接口。我預計在未來幾年采用USB Type-C接口的產(chǎn)品將迅速增加。
 
為什么功率為15W(5V3A)?
 
除了具有正反都可插的插頭,USB Type-C可提供比以往任何USB版本更大的功率。雖然對于USB 3.1和USB充電,USB Type-C可支持高達100W的功率,但是系統(tǒng)設計者必須仔細選擇功能,保持合理的整體成本。
 
USB Type-C接口采用了15W功率,是標準USB 2.0充電速率的六倍。
 
對于大多數(shù)智能手機和平板電腦,15W已經(jīng)足夠,而且成本合理。 
 
二極管整流和PSR被廣泛用于電流低于2A的適配器
 
以前的手機電源適配器的正常的功率為5V/2A或更低。因為簡單,可以去除光隔離器和可編程基準,初級側(cè)調(diào)節(jié)(PSR)常常用于AC/DC轉(zhuǎn)換。因為負載電流不高,在這個功率水平上使用了二極管整流器。圖2為帶二極管整流的簡化PSR電路圖。
 
簡化電路圖
 
USB充電器的過去與現(xiàn)在:Type-C達到能源效率標準
圖2:帶二極管整流的UCC28704典型應用電路
 
同步整流(SR)是解決5V/3A適配器PSR設計挑戰(zhàn)的最佳選擇
 
PSR消除了對次級側(cè)反饋元件和光學耦合器的需求,從而節(jié)省了成本。然而,采用PSR+SR的設計并不像只使用PSR一樣簡單。
 
大多數(shù)PSR控制器會在次級二極管的電流變?yōu)榱銜r檢測的拐點輔助線圈的電壓,因為輔助線圈上的電壓最接近VOUT/Na,其中Na是輔助線圈與次級線圈的比率。
 
如果使用SR,在次級導通時間結(jié)束后,體二極管導通時輔助線圈上會發(fā)生電壓凸點,請參考圖3。這凸點將影響對PSR檢測機制,引起穩(wěn)定性問題,可能表現(xiàn)為異常紋波。
 
USB充電器的過去與現(xiàn)在:Type-C達到能源效率標準
圖3:輔助線圈電壓波形細節(jié)
 
如何穩(wěn)定PSR+SR
 
為了穩(wěn)定PSR + SR,UCC28704(PSR控制器)數(shù)據(jù)表可以讓SR驅(qū)動器穩(wěn)定工作變得更簡單,需要仔細設計的參數(shù)有tBW、tDMAG和工作頻率。其中tBW是SR凸點寬度,tDMAG是次級整流器導通時間。
 
當使用帶有SR的UCC28704時,決定最大開關頻率的關鍵參數(shù)是基于tDMAG(min)確定的。tDMAG(min)需要大于2.45μs,包括750ns的SR凸點寬度(tBW)。內(nèi)部電路需要750ns(tBW)過濾掉VS引腳波形上檢測到的由MOSFET體二極管導通引起的SR凸點變化。
 
在恒流工作的起始點測得的相應開關頻率不應大于55kHz。
 
采用UCC28704(PSR控制器)和UCC24636(SR控制器)的5V/3A設計
 
根據(jù)上述指導原則,我設計了如圖4所示的5V/3A電路板。其紋波低于150mV,效率曲線如圖5所示。
 
USB充電器的過去與現(xiàn)在:Type-C達到能源效率標準
圖4:符合OE6和COC V5 Tier 2標準的TI Design通用交流輸入至5V/3A輸出參考設計電路原理圖
 
USB充電器的過去與現(xiàn)在:Type-C達到能源效率標準
圖5:效率曲線
 
在115VAC和230VAC輸入的150mΩ電纜端測量的四點平均效率分別為83.4%和83.2%。
 
COC Tier 2 2016標準要求為滿載時效率為81.8%,10%負載時效率為72.5%。
 
該電路板可以滿足CoC Tier2標準合規(guī)要求,即使使用150mΩ電纜也足以滿足標準。
 
總結(jié)
 
遵循UCC28704數(shù)據(jù)表中的指導原則,可以克服這些限制,制作出低成本的PSR + SR設計,同時對USB Type-C適配器具有足夠高的效率。
 
 
免責聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題,請聯(lián)系小編進行處理。
 
推薦閱讀:
 
使用專用并行充電器實現(xiàn)合算的快速充電
在可再生能源應用的逆變器設計中使用SPWM發(fā)生器
智能移動電源支持高電壓充電
LDO能否提高小型照相機的照片質(zhì)量
反思后硅世界中的服務器電源架構(gòu):從48Vin - 1Vout直接獲取
要采購線圈么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術文章更多>>
技術白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關閉

?

關閉