亚成微推出新一代快充PWM控制技术

  • 日期:09-19
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我想在2天前分享充电头

当我们使用支持快速充电协议的电源适配器为数字设备充电时,您可能没有意识到充电产品经历了多长时间的演进路径。也许你是专业人士或爱好者,对几次混战后的快速充电协议的演变有所了解,最后,快速充电市场以 USB PD的格式冻结,但只要USB PD在法律上得到承认货币的地位,接受被纳入的命运,其他快速填补协议仍然可以在他们自己的小王国中活跃并收取授权费。

但今天,我想和你谈谈另一种快速充电产品技术的发展。快速充电PWM控制技术。快速充电PWM控制器的关键点是输出电压可调,可调电压范围宽(最终PD协议要求范围为3-21V),最大的问题是PWM控制芯片VCC电阻。压力不足。常见的措施如普通PWM控制器VCC增加线性LDO降压,或PWM芯片使用VCC高压工艺。然而,这些措施基本上是附加的,增加了线性LDO电路,增加了器件的成本,增加了电路,并影响了待机功耗。芯片VCC采用高压工艺来增加IC的成本,而VCC滤波电容器的耐压将增加一倍,同时成本和器件体积也会增加。

在目前电子产品供过于求的环境中,成本竞争已经爆发,特别是在适配器和充电器中。成本细化程度可以说是不可或缺的。低功率适配器和充电器的成本已成为产品生存的关键因素。此时,需要技术创新来打破僵局。当许多人进行添加剂设计时,作者也会看到一些不同的产品。他们采用VCC自供电技术进行减法设计,取消了VCC辅助绕组及其相关的整流电路。

许多年前,自学技术已经出现在高校的博士论文中。它最初是基于主反馈架构(PSR)设计的,使用源驱动模式通过控制内部源驱动管来控制VCC充电。然而,由于VCC辅助绕组没有反馈信号,因此只能采用浮动设计,并且可以通过对主绕组中的反射电压进行采样来控制电路以执行恒定电压输出。这种设计具有很大的系统缺点。浮动设计后,系统中的电压移动点变大,EMI效果明显变差,需要额外增加EMI滤波器元件。此外,初级侧反馈架构的动态效果较差,而在快速充电协议中,电压应用需要次级侧反馈,因此初级反馈架构的自供电方案不适合充电器和适配器产品。

为了满足市场需求,针对快速充电产品的特殊设计难点,二次侧反馈自供电双绕组方案应运而生。然而,自供电双绕组方案仍存在一些技术难题。主要存在待机功耗问题,难以满足欧盟六级能效要求。

如上图所示,自供电系统通过R1电阻向Q1功率管提供基极电流。在Q1放大电流通过D2提供给Vcc外部电容器C2之后,C2提供整个开关电源控制芯片的工作电流,并且Q1管被提供给C2。基极电流仅由R1提供,为了考虑R1上的损耗,R1通常选择MΩ电平电阻,因此Q1在供给C2时处于放大区域,并且没有饱和导通,因此漏极端子电压接近高压输入电压。结果,电力供应损失很大,并且难以实现六级能效标准。

Vin:输入电压; I_R1:R1上的电流,为Q1提供部分基极电流; Ib_Q1:Q1管的基极电流,基极电流主要由驱动器在接通时提供,R1在关断时为Q1提供较小的电流。基极电流使得放大的Q1的IC电流向Vcc供电; Vgs_M2:源极驱动晶体管的Vgs电压。

对于六级能效标准,需要特殊的VCC电源处理技术来满足待机功耗要求。当电源频率较高时,可通过自举电源确保VCC电源。然而,对于诸如适配器或充电器的产品,存在空载操作模式,而空载操作频率通常较低,并且初级侧导通时间较短。因此,纯自举电源方法不能满足芯片工作电流的要求。当初级侧接通时,VCC电容仍然由自举电源模式供电。但是,由于频率较低,自举电源的功率无法维持芯片整个周期的功耗,而VCC电容将继续放电,直到多个周期后的欠压。因此,保护在轻负载或无负载期间必须接通高压电源一段时间以满足芯片的功耗要求。通过组合自举电源和高压电源,可以满足VCC电源要求,同时降低空闲待机功耗。

上述自供电技术日趋完善,国内外众多芯片设计公司正在积极开展专利布局。业内许多制造商已推出成熟产品并已进入批量生产阶段。特别是一些国内IC设计制造商已经在行业中处于领先地位。我相信很多业内人士都听说过去年2018年(冬季)中国USB PD快速充电行业高峰论坛的自供电双绕组解决方案。一家制造商介绍了其自供电双绕组产品。有兴趣的朋友可以点击下面的链接查看。

此外,在上周刚刚结束的2019年(秋季)USB PD和Type-C亚洲展上,该厂商推出了其成熟的自供电双绕组解决方案,从而提升了该技术的普及性。随着该技术的进一步改进,下游制造商将获得更快,更可靠,更安全,更便宜的快速充电产品解决方案,并且快速灌装市场将发生变化。笔者认为,未来快速充电展会将出现更多自供电技术产品。这项技术能否带来行业的技术创新,让我们拭目以待。

投票:您认为自供电双绕组PWM控制技术将成为未来趋势吗?

答:是的

B:没有

C:不确定

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当我们使用支持快速充电协议的电源适配器为数字设备充电时,您可能没有意识到充电产品经历了多长时间的演进路径。也许你是专业人士或爱好者,对几次混战后的快速充电协议的演变有所了解,最后,快速充电市场以 USB PD的格式冻结,但只要USB PD在法律上得到承认货币的地位,接受被纳入的命运,其他快速填补协议仍然可以在他们自己的小王国中活跃并收取授权费。

但今天,我想和你谈谈另一种快速充电产品技术的发展。快速充电PWM控制技术。快速充电PWM控制器的关键点是输出电压可调,可调电压范围宽(最终PD协议要求范围为3-21V),最大的问题是PWM控制芯片VCC电阻。压力不足。常见的措施如普通PWM控制器VCC增加线性LDO降压,或PWM芯片使用VCC高压工艺。然而,这些措施基本上是附加的,增加了线性LDO电路,增加了器件的成本,增加了电路,并影响了待机功耗。芯片VCC采用高压工艺来增加IC的成本,而VCC滤波电容器的耐压将增加一倍,同时成本和器件体积也会增加。

在目前电子产品供过于求的环境中,成本竞争已经爆发,特别是在适配器和充电器中。成本细化程度可以说是不可或缺的。低功率适配器和充电器的成本已成为产品生存的关键因素。此时,需要技术创新来打破僵局。当许多人进行添加剂设计时,作者也会看到一些不同的产品。他们采用VCC自供电技术进行减法设计,取消了VCC辅助绕组及其相关的整流电路。

许多年前,自学技术已经出现在高校的博士论文中。它最初是基于主反馈架构(PSR)设计的,使用源驱动模式通过控制内部源驱动管来控制VCC充电。然而,由于VCC辅助绕组没有反馈信号,因此只能采用浮动设计,并且可以通过对主绕组中的反射电压进行采样来控制电路以执行恒定电压输出。这种设计具有很大的系统缺点。浮动设计后,系统中的电压移动点变大,EMI效果明显变差,需要额外增加EMI滤波器元件。此外,初级侧反馈架构的动态效果较差,而在快速充电协议中,电压应用需要次级侧反馈,因此初级反馈架构的自供电方案不适合充电器和适配器产品。

为了满足市场需求,针对快速充电产品的特殊设计难点,二次侧反馈自供电双绕组方案应运而生。然而,自供电双绕组方案仍存在一些技术难题。主要存在待机功耗问题,难以满足欧盟六级能效要求。

如上图所示,自供电系统通过R1电阻向Q1功率管提供基极电流。在Q1放大电流通过D2提供给Vcc外部电容器C2之后,C2提供整个开关电源控制芯片的工作电流,并且Q1管被提供给C2。基极电流仅由R1提供,为了考虑R1上的损耗,R1通常选择MΩ电平电阻,因此Q1在供给C2时处于放大区域,并且没有饱和导通,因此漏极端子电压接近高压输入电压。结果,电力供应损失很大,并且难以实现六级能效标准。

Vin:输入电压; I_R1:R1上的电流,为Q1提供部分基极电流; Ib_Q1:Q1管的基极电流,基极电流主要由驱动器在接通时提供,R1在关断时为Q1提供较小的电流。基极电流使得放大的Q1的IC电流向Vcc供电; Vgs_M2:源极驱动晶体管的Vgs电压。

对于六级能效标准,需要特殊的VCC电源处理技术来满足待机功耗要求。当电源频率较高时,可通过自举电源确保VCC电源。然而,对于诸如适配器或充电器的产品,存在空载操作模式,而空载操作频率通常较低,并且初级侧导通时间较短。因此,纯自举电源方法不能满足芯片工作电流的要求。当初级侧接通时,VCC电容仍然由自举电源模式供电。但是,由于频率较低,自举电源的功率无法维持芯片整个周期的功耗,而VCC电容将继续放电,直到多个周期后的欠压。因此,保护在轻负载或无负载期间必须接通高压电源一段时间以满足芯片的功耗要求。通过组合自举电源和高压电源,可以满足VCC电源要求,同时降低空闲待机功耗。

上述自供电技术日趋完善,国内外众多芯片设计公司正在积极开展专利布局。业内许多制造商已推出成熟产品并已进入批量生产阶段。特别是一些国内IC设计制造商已经在行业中处于领先地位。我相信很多业内人士都听说过去年2018年(冬季)中国USB PD快速充电行业高峰论坛的自供电双绕组解决方案。一家制造商介绍了其自供电双绕组产品。有兴趣的朋友可以点击下面的链接查看。

此外,在上周刚刚结束的2019年(秋季)USB PD和Type-C亚洲展上,该厂商推出了其成熟的自供电双绕组解决方案,从而提升了该技术的普及性。随着该技术的进一步改进,下游制造商将获得更快,更可靠,更安全,更便宜的快速充电产品解决方案,并且快速灌装市场将发生变化。笔者认为,未来快速充电展会将出现更多自供电技术产品。这项技术能否带来行业的技术创新,让我们拭目以待。

投票:您认为自供电双绕组PWM控制技术将成为未来趋势吗?

答:是的

B:没有

C:不确定

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