2016快速充電器設計趨勢及最新恒功率高效率充電方案

　　不管提高電流還是電壓，最終目的都是提高輸出功率，PI全新產(chǎn)品InnoSwitch-CP系列實(shí)現18w恒功率輸出，降低線(xiàn)路上的損耗，改善手機發(fā)熱，實(shí)現真正快速充電。

　　Jason舉例說(shuō)，最新推出的InnoSwitch-CP的恒功率輸出可為高通QC3.0應用提供最佳的充電性能。QC3.0協(xié)議充電器的輸出電壓不像2.0版本那樣只提供5V、9V、12V三個(gè)臺階的輸出電壓，在6V-12V期間其輸出電壓是逐漸變化的。手機電池在充電過(guò)程中其充電電流是由手機內部的充電管理電路決定的。實(shí)際電池兩端的充電電壓取決于內部的DC/DC轉換電路。DC/DC轉換電路的輸入即為外部連接的快充充電器的輸出。如果外部供給轉換電路的電壓比較高，則DC/DC轉換電路的功耗就會(huì )比較大，從而帶來(lái)手機發(fā)熱問(wèn)題。在舊有的QC2.0版本充電協(xié)議下，快充時(shí)只有兩檔較高的輸出電壓(9V或12V)，因而充電時(shí)在電池兩端電壓相對比較固定的情況下，DC/DC轉換電路輸入輸出的壓差比較大，因而功耗比較嚴重。而對于3.0版本的充電協(xié)議，因其輸出電壓是漸變的，DC/DC轉換器兩端的壓差可以根據電池兩端電壓實(shí)現精確控制，因而可以大大降低DC/DC轉換電路的損耗。另外，DC/DC轉換電源本身的轉換效率也與其輸入電壓的高低有關(guān)，其輸入輸出兩端的壓差越小，實(shí)際工作時(shí)其占空比也越大，其自身的轉換效率也更高。綜上所述，InnoSwitch-CP的恒功率輸出特性(輸出電壓可以實(shí)現漸變)尤其適合于3.0版本的快充設計?？梢源蟠蟾纳剖謾C內部充電發(fā)熱問(wèn)題。

　　再者，從充電效率方面來(lái)看也有所差異。比如，對于舊有的2.0版本方案，當手機內部使用9V輸入的DC/DC轉換電路時(shí)，在電池電壓比較低的情況下，很大一部分功率損耗于DC/DC變換電路，因而實(shí)際電池對功率的應用并未實(shí)現最大化。如上圖所示其電源輸出功率最大只能至16W。而對于3.0協(xié)議的方案，因其輸出電壓可連續變化，電源可以始終在輸出電壓介于6V至12V期間時(shí)保證最大18W的輸出功率能力。InnoSwitch-CP的特性可以保證輸出電壓從6V開(kāi)始以漸變的方式逐漸增加至12V輸出，同時(shí)維持連續的18W輸出功率能力。

　　實(shí)現初級和次級之間的控制，安規級新方案確?？斐浒踩?/p>

　　此次最新發(fā)布的InnoSwitch-CP采用Fluxlink技術(shù)來(lái)精確控制電源輸出特性，是典型的次級側控制方式的電源方案。IC內部初次級側各有一個(gè)控制器，初級側還集成了一個(gè)功率MOSFET，，次級側控制器實(shí)現對輸出電壓和電流的監測，根據監測結果將信息反饋至初級，進(jìn)行相應的開(kāi)關(guān)控制，從而實(shí)現更精確的輸出電壓和電流的控制。此外InnoSwitch-CP配置了次級側的同步整流驅動(dòng)技術(shù)，可以大大提升電源效率，改善充電器溫升。采用次級側控制器同時(shí)控制初級和次級兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)，可以防止某些情況下可能出現的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管同時(shí)開(kāi)通的現象，從而避免災難性的故障發(fā)生。相對于其它采用兩個(gè)控制器分別控制初級和次級MOSFET的方案，InnoSwitch-CP可以實(shí)現更加可靠的同步整流工作控制，任何情況下都不會(huì )出現初級和次級兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導通的情況，從而大大提高可靠性。

　　另外，InnoSwitch-CP是第一個(gè)跨接于初級和次級之間滿(mǎn)足安規要求的功率轉換IC解決方案。

　　另外，InnoSwitch-CP是第一個(gè)跨接于初級和次級之間滿(mǎn)足安規要求的功率轉換IC。既然IC是處在初級和次級之間，首先被關(guān)注的是出現故障時(shí)會(huì )不會(huì )出現短路或絕緣降低的情況，一旦該故障結果存在人手觸摸到就有觸電危險。為了解決這個(gè)問(wèn)題，PI所有的產(chǎn)品出廠(chǎng)之前都會(huì )進(jìn)行全面測試，通過(guò)6Kv的耐壓測試，以保證任何故障情況下IC本身的絕緣特性完好，避免觸電的危險。InnoSwitch-CP是安規器件，已經(jīng)通過(guò)了UL、TUV、CQC中國質(zhì)量認證中心的認證。

　　InnoSwitch-CP專(zhuān)門(mén)應對QC3.0開(kāi)發(fā)。CP是指輸出電壓在6V-12V之間，輸出功率始終是18W，由于是次級反饋電源方案，InnoSwitch-CP可以實(shí)現正負3%的輸出穩壓精度。而一般快充方案只能達到5%的穩壓精度，初級側反饋方案達到3%的精度尤其困難。

　　精益求精是PI做產(chǎn)品的態(tài)度。InnoSwitch-CP的FluxLink技術(shù)還可優(yōu)化輸出同步整流效果，可保證在整個(gè)負載范圍內均提供極高的效率。例如，在230 VAC輸入時(shí)空載功耗低于10 mW，而滿(mǎn)載效率高達90%以上。InnoSwitch-CP器件可輕松滿(mǎn)足全球所有能效標準?！翱蛰d功耗低到10毫瓦，直白地說(shuō)就是充電器不用每天拔下來(lái)，幾乎不會(huì )有任何電能消耗產(chǎn)生，即使采用高精度電表都無(wú)法對所消耗的功率進(jìn)行計量?！盝ason表示。

　　“InnoSwitch-CP具有全面保護功能方面，包括輸出過(guò)壓保護、輸入過(guò)壓保護、過(guò)熱保護。充電器有問(wèn)題時(shí)內部會(huì )發(fā)熱，如果人不在家，充電器可能會(huì )發(fā)生故障造成火災。所以當充電器內部溫度到一定程度時(shí)，該過(guò)溫保護特性會(huì )動(dòng)作，停止開(kāi)關(guān)操作，進(jìn)而停止功率傳輸防止火災等嚴重事故的發(fā)生?！盝ason強調道。

　　利用InnoSwitch-CP可輕松完成快充應用的設計，無(wú)過(guò)度設計及功率浪費。恒功率使輸出電壓的變化針對快速充電應用進(jìn)行了優(yōu)化，可降低電源成本并避免功率浪費，可以始終為負載提供最大功率。InnoSwitch-CP通過(guò)直接監測輸出電流及電壓實(shí)現精確控制，集成的同步整流驅動(dòng)可提高效率且無(wú)需額外的光耦電路，無(wú)交越導通風(fēng)險。更有國際安規認可的跨接于絕緣帶之間的技術(shù)提供安全高效的保障。

　　“目前PI提供兩種型號的InnoSwitch-CP器件。INN2214K IC提供15W輸出功率，適用于通用輸入電壓范圍的充電器和適配器應用，而更大型號的INN2215K在同類(lèi)應用中可提供最大22 W的輸出功率?！?nbsp;Jason介紹說(shuō)。

　　本文小結

　　快充技術(shù)發(fā)展到今天可以說(shuō)已經(jīng)比較成熟。在電池技術(shù)無(wú)法取得突破性成果的今天，快速充電技術(shù)可以說(shuō)是最佳以及最合理的續航解決方案。PI最新解決方案InnoSwitch-CP系列恒壓/恒流離線(xiàn)反激式開(kāi)關(guān)IC克服多重挑戰，在充電效率、充電安全、減少發(fā)熱、降低功耗上都有出色的表現，快速充電或許從此真正開(kāi)始，2016將成為快充真正發(fā)展元年。