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笔记本电脑及手机充电应用 设计与考量

2017/02/13 - 魏淑芳

电源技术方案是德州仪器长期重要的关注领域,针对笔记本电脑与手机充电架构设计考量议题,德州仪器电源应用经理郭怀天首先提到,欧盟2013年一份报告中指出,过去不同手机型号拥有各自充电器规格,由于手机充电器快速替换间接造成环境污染,因此开始对共享性充电器(Common Charger)产生需求,所以市面才开始广泛使用USB Connector。

不过随手机应用软件功能越多,对电流、电力续行要求也逐渐提升,现有USB规范USB2.0, USB3.1, bc1.2规格已不足够。因应需求Type C顺势问世具备高整合度、功能强、可传大电力等优点,其特点包含24-pin可反插、支持USB2.0、USB3.1、bc1.2、USB PD,同时传输达15W,并可支持手机、平板、小型笔记本电脑装置的充电电量需求。

但因为不同装置的电流In-Put不同,Out- Put也在不同应用的电池串数容量有很大变化,有什麽方案能解决此问题?Buck Boost Charger即是随Type C、PD崛起而提供相关解决方案。Buck Boost Charger可以把不同In-Put转成所需要的电流给对应的Out- Put。笔记本电脑的充电系统设计,郭怀天指出Buck Boost Charger架构有4个要素需要考量。

第一,USB PD及Type C不同电流输入。In-Put有很多种类包含USB2.0、USB3.0、BC1.2电流输入,要支持所有的变压器,当电池要转出电流时,电池就要能供电,因此在转出电时要靠考量到USB On-the-Go (OTG)。

第二,各变压器要兼容,设计上就需要System Instant-On。第三变压器兼容同时要能最大化充电电量,就要考量到DPM(Dynamic Power Management)。第四则是安全性,当电量电容增、充电速度增快,德州仪器有提供无烟充电器(Smokeless Charger)安全设计方案。

除了笔记本电脑充电架构,郭怀天也针对手机快速充电的模式提到两种方案:Switch-Mode (Buck) Charger、Flash Charger。要快充时In-Put Power要够力,透过可调整高电压转接变压器(Adjustable HV Adapter) ,让5V提升到7V/9V/12V。而闪充(Flash Charger)方面德州仪器也有相关方案做到7安培、10-bit ADC,且包含OBP、OCP、OVP等保护机制。


图说:德州仪器电源应用经理郭怀天。