很明顯，智能手機(jī)與平板電腦時(shí)代已經(jīng)改變了每個(gè)人的生活。然而電源設(shè)計(jì)人員可能是唯一注意到這些產(chǎn)品制造商還掀起了 AC/DC 適配器革命的人。畢竟沒(méi)有人愿意把自己的小型智能手機(jī)插在碩大的電源上

還記得十年前這些龐大的“墻插式電源”嗎？

除外形小巧外，充電器還必須盡量低成本、高效率。

就在幾年以前，有人曾邀請(qǐng)我為一家大型售后配件制造商設(shè)計(jì)一款 5W 智能手機(jī)充電器。我嘗試采用一款我們行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本固定頻率控制器來(lái)設(shè)計(jì)該充電器，但未能成功。尺寸要求結(jié)果只是我所面臨的難題之一。滿負(fù)載及空載條件下的功耗與整體解決方案成本需要一款新型控制器。在最初有人這樣要求之后，其它類似的商機(jī)也開(kāi)始有規(guī)律地涌現(xiàn)。經(jīng)過(guò)幾次不成功的嘗試后，我就放棄了。

幸運(yùn)的是 2012 年德州儀器 （TI） 推出了 UCC28700/UCC28710 系列反激式控制器。最后，我有了設(shè)計(jì) AC/DC 充電器所需的工具，設(shè)計(jì)出的充電器在尺寸、效率及成本上都可媲美或超越現(xiàn)有充電器。采用專門為自己的應(yīng)用構(gòu)建的控制器，可大幅簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)。

Brian 演示 UCC28700 5W 適配器參考設(shè)計(jì)

該全新系列部件具有我非常需要的特性，包括：

支持更高效率的準(zhǔn)諧振控制；

猝發(fā)模式工作；

可最大限度降低空載功耗的低啟動(dòng)電流；

一次側(cè)調(diào)節(jié)無(wú)需光耦合器，可降低成本、縮小尺寸。

該適配器的設(shè)計(jì)并非看上去那么復(fù)雜。由于控制電池充電的器件實(shí)際所處的位置在電話或平板電腦內(nèi)部，因此“充電器”一詞可能有點(diǎn)用詞不當(dāng)。AC/DC 充電器實(shí)際上就是把 5 伏電壓提供給 USB 端口的電源。

訣竅就是把它做小。我花了大量設(shè)計(jì)時(shí)間在互聯(lián)網(wǎng)上“購(gòu)買”尺寸盡量小而且又能滿足所有設(shè)計(jì)需求的輸入電容器、FET 及輸出電容器。

最大限度提高效率不僅對(duì)滿足最新效率標(biāo)準(zhǔn)要求很重要，而且也對(duì)最大限度縮小尺寸很重要。如果把 2.7W 的耗散放在 1 英寸的立方體內(nèi)，外部環(huán)境溫度就會(huì)提升 35 攝氏度。如果電源耗散超過(guò)該水平，就需要增大產(chǎn)品尺寸。這就解釋了準(zhǔn)諧振控制是一項(xiàng)重要特性的原因。

認(rèn)真選擇沒(méi)有太大損耗的低價(jià)格 FET 非常關(guān)鍵。例如在 PMP8363 中，我從一個(gè)分銷商網(wǎng)站上選擇了標(biāo)價(jià) 0.21 美元的 3.5 歐姆 FET。這是個(gè)很不錯(cuò)的起價(jià)，大批量客戶通過(guò)直接購(gòu)買應(yīng)該還能夠獲得更低的價(jià)格。更不錯(cuò)的是這種 FET 在最大負(fù)載條件下，耗散不足 0.25W。

PMP8363 的效率圖

以上效率圖說(shuō)明即便在 5V 輸出電壓下，準(zhǔn)諧振控制也能實(shí)現(xiàn)超過(guò) 80% 的效率

下面是我和我的同事在 PowerLab 上發(fā)表的幾項(xiàng)智能手機(jī)及平板電腦充電器參考設(shè)計(jì)：

PMP8363 — 10W 方型平板電腦充電器；

PMP8286 — 支持通用設(shè)備檢測(cè)功能的 10W 方型平板電腦充電器；

PMP4351 — 單片 PCB 上構(gòu)建的 10W 平板電腦充電器；

PMP8757 — 5W 方型智能手機(jī)充電器；

PMP4335 — 單片 PCB 上的 5W 智能手機(jī)充電器；

PMP4344 — 單片 PCB 上的 6W 智能手機(jī)充電器。

*注：如果您對(duì)汽車充電器有興趣，我的同事在這里發(fā)了一個(gè)關(guān)于汽車充電器設(shè)計(jì)的帖子。

責(zé)任編輯：haq