但本日,笔者要跟大家聊一聊快充产品另一项技能的演进——快充PWM掌握技能。一贯以来快充PWM掌握器的一个关键点便是输出电压可调,且可调电压范围较宽(终极的PD协议哀求范围为3-21V),而这些带来的最大问题便是PWM掌握芯片VCC耐压不敷。常见的方法例如普通PWM掌握器VCC增加线性LDO降压,或者PWM芯片采取VCC高压工艺等。但这些方法实质上都是在做加法,增加线性LDO电路,增加了器件同时又增加了本钱,电路也变得繁芜,对待机功耗也产生了影响;芯片VCC采取高压工艺,增加了IC的本钱,同时VCC的滤波电容耐压也会成倍提高,本钱和器件体积会同时增加。
在当下这个电子产品供大于求的环境下,本钱竞争已进入了白热化,特殊是在适配器、充电器产品中,本钱风雅化程度可以说是分毫必究,小功率的适配器、充电器本钱已成为了产品生存的关键成分。这时就须要技能创新来冲破僵局,在很多人都做加法设计的时候,笔者也看到了一些不一样的产品,他们是在做减法设计,采取VCC自供电技能,省去VCC赞助绕组及其干系整流电路。

自供电技能早在多年以前,就已经涌如今高校的博士论文中,最初因此原边反馈架构(PSR)为根本设计,采取源极驱动办法,通过掌握内部源极驱动管来进行VCC充电。但因无VCC赞助绕组做反馈旗子暗记,只能采取浮地式设计,通过采样主绕组中的反射电压来掌握电路进行恒压输出。这样的设计存在一个较大的系统劣势,采取浮地设计后,系统中电压动点变多,EMI效果明显较差,须要额外增加EMI滤波器件,其余原边反馈架构动态效果较差,而且在快充协议中,多须要副边反馈来进行电压申请,以是原边反馈架构的自供电方案并不得当做充电器及适配器类产品。
为适应市场需求,针对快充产品的分外设计痛点,应运而生了副边反馈自供电双绕组方案。但自供电双绕组方案仍旧存在一些技能难点,紧张存在待机功耗较大的问题,难以知足欧盟的六级能效哀求。
如上图自供电系统通过R1电阻给Q1功率管供应基极电流,经由Q1放大电流利过D2给Vcc外接电容C2供电,而C2供应全体开关电源掌握芯片的事情电流,由于给C2供电时Q1管的基极电流只由R1供应,而为了考虑R1上损耗的问题,R1常日选取MΩ级别电阻,因此Q1在给C2供电时处在放大区,并没有饱和导通,以是Drain端电压靠近高压输入电压,导致供电的损耗较大,难以做到六级能效标准。
Vin:输入电压;I_R1:R1上的电流,为Q1供应一部分基极电流;Ib_Q1:Q1管的基极电流,在导通时基极电流紧张由驱动供应,截止时R1给Q1供应较小的基极电流以使放大的Q1的IC电流给Vcc供电;Vgs_M2:源极驱动管的Vgs电压。
针对六级能效标准,须要采取分外的VCC供电处理技能来知足待机功耗需求。在电源事情频率较高时可以通过自举供电担保VCC供电充足,但对付适配器或充电器等产品,存在空载事情模式,而空载时事情频率常日较低,且原边导通韶光较短,因此纯挚的自举供电办法无法知足芯片事情电流的需求。在原边导通时仍旧采取自举供电办法给VCC电容供电,但由于频率低,一次自举供电的电量无法坚持芯片全体周期的花费的电量,则多个周期后VCC电容会持续放电至欠压保护,因此须要在轻载或空载时,一段韶光内计时开启高压供电,以知足芯片耗电需求。通过采取自举供电和高压供电相结合,可在降落空载待机功耗的同时,知足VCC供电需求。
上述自供电技能已日趋完善,国内外浩瀚芯片设计公司也在积极进行专利布局,业内也已有多家厂商推出了成熟产品,并已进入量产阶段。特殊是一些海内IC设计厂商,已走在行业前列,相信很多业内人士对自供电双绕组方案也都有所耳闻,就在去年的2018(冬季)中国USB PD快充家当高峰论坛上,就有一家厂商对其自供电双绕组产品进行了宣讲先容,有兴趣的朋友可以点击以下链接回顾理解。
此外,在上周刚刚结束的2019(秋季) USB PD&Type-C亚洲展上,该厂商对其多款成熟的自供电双绕方案进行了先容,助推了这项技能的遍及运用。随着这项技能的进一步完善,下贱厂商将得到更为高效节能、安全可靠且本钱更低的快充产品办理方案,快充市场格局或将为之改变。笔者相信未来会看到更多的自供电技能产品涌如今快充展会上,这项技能能否带来行业技能改造,让我们拭目以待。
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