上海贝岭为USB-PD应用提供高性能驱动IC和MOSFET解决方案
发表时间:2022-10-27浏览次数:1255

一、引言

智能化便携式电子设备诸如智能手机、笔记本电脑、平板电脑等的不断更新换代,功能越来越丰富,随之带来了耗电量急剧上升的挑战。然而,在现有电池能量密度还未取得突破性进展的背景下,人们开始探索更快的电量补给,以高效充电来压缩充电时间,降低充电的时间成本,从而换取设备的便携性,提升用户体验。

目前,USB-PD是最为主流的快充技术。该技术标准具有18W20W35W65W140W等多种功率规格,以及5V9V12V20V等多种电压输出。灵活的电压电流输出配置让各种电子设备都能通过一条USB-TYPE C线缆满足充电需求。

某款65W单口手机充电器为例,主要包括输入整流滤波、控制和反馈、初级开关、输出同步整流,输出滤波等四个部分组成,每个部分的详细组成如图1所示。

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1  65W单口充电器内部结构图

二、USB-PD充电器工作原理

以某款手机的USB-PD充电器为例,其电路原理图如图2所示。正常情况下,充电器通过接入市电,经过共模电感滤波以及整流桥整流后形成直流电,再经过主控IC和变压器,电压加在主开关管上,主控制芯片工作后开始驱动开关MOS管进行高频开关,当主开关管开通时,母线上的电流对变压器原边储存能量,当主开关管关断时,变压器原边开始对副边进行释放能量同步整流IC产生MOSFET的驱动电平与变压器的正弦波电压同步变化当输出电压正相时,同步整流MOSFET驱动电压为高电平,同步整流管开通,减小电流流经体二极管输出的损耗当变压器副边电压反相时,同步整流MOSFET驱动电压为低电平,MOSFET体二极管使反向电压截止。此外,通过和基准比较,协议芯片与手机连接后控制光耦反馈,进一步控制主控芯片产生的PWM来控制输出电压和电流,达到向次级传递能量并变换电压的效果。

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2 手机充电器电路原理图

三、上海贝岭为USB-PD应用提供的产品解决方案

1. 前级驱动IC产品方案

针对手机、笔记本电脑和平板电脑等设备充电器产品,上海贝岭可以提供初级测驱动主控IC(南京微盟系列产品),产品如下表1所示。

1初级测驱动主控IC选型表

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以上产品待机功耗均达到六级能效之要求,其中8210采用QR控制方式,频率提高到200kHz,  8224采用PWM控制方式,VCC提高到80V OVP,省去了客户需要加二次稳压电路的复杂应用,节约了成本。8250更是采用了有源钳位的新式控制架构,国内同类产品鲜见!

2. 前级高压 MOSFET产品

前级主开关管是整个电路中最重要的高压开关,上海贝岭在这一应用上有多种产品可供选择,产品性能优异,可选型的产品列表如表2所示:

2 前级高压MOSFET产品选型表

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3. 后级同步整流控制IC

上海贝岭提供的性能优异的同步整流控制IC产品主要参数信息如表3所示。

3 .同步整流控制IC产品应用选型表

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4. 后级同步整流MOSFET

上海贝岭目前已开发出了性能优异的SGT MOSFET产品,产品主要参数信息如表4所示。

4. USB-PD应用同步整流MOSFET应用选型表

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     上海贝岭USB-PD应用提供了全方位的半导体器件解决方案,涵盖了前级驱动IC、高压MOSFET、后级同步整流控制IC和同步整流MOSFET等关键元件。同时,上海贝岭还具有完善的应用技术支持能力,可以为客户提供相关的系统设计推荐,帮助客户工程师节省开发周期。此外,上海贝岭具有严格的品质把关,所有产品在发布之前均按照JEDEC标准进行了严格的认证测试,满足工业级产品可靠性标准要求。上海贝岭将始终坚持在电源产品和功率器件领域中不断探索,全心全力为客户打造满足要求的优异产品。