一、引言
智能化便攜式電子設備諸如智能手機、筆記本電腦、平板電腦等的不斷更新?lián)Q代，功能越來越豐富，隨之帶來了耗電量急劇上升的挑戰(zhàn)。然而，在現(xiàn)有電池能量密度還未取得突破性進展的背景下，人們開始探索更快的電量補給，以高效充電來壓縮充電時間，降低充電的時間成本，從而換取設備的便攜性，提升用戶體驗。
目前，USB-PD是最為主流的快充技術。該技術標準具有18W、20W、35W、65W和140W等多種功率規(guī)格，以及5V、9V、12V和20V等多種電壓輸出。靈活的電壓電流輸出配置讓各種電子設備都能通過一條USB-TYPE C線纜滿足充電需求。
以某款65W單口手機充電器為例，主要包括輸入整流濾波、控制和反饋、初級開關、輸出同步整流，輸出濾波等四個部分組成，每個部分的詳細組成如圖1所示。
圖1 65W單口充電器內部結構圖
二、USB-PD充電器工作原理
以某款手機的USB-PD充電器為例，其電路原理圖如圖2所示。正常情況下，充電器通過接入市電，經過共模電感濾波以及整流橋整流后形成直流電，再經過主控IC和變壓器，電壓加在主開關管上，主控制芯片工作后開始驅動開關MOS管進行高頻開關，當主開關管開通時，母線上的電流對變壓器原邊儲存能量，當主開關管關斷時，變壓器原邊開始對副邊進行釋放能量。同步整流IC產生MOSFET的驅動電平與變壓器的正弦波電壓同步變化，當輸出電壓正相時，同步整流MOSFET驅動電壓為高電平，同步整流管開通，減小電流流經體二極管輸出的損耗；當變壓器副邊電壓反相時，同步整流MOSFET驅動電壓為低電平，MOSFET體二極管使反向電壓截止。此外，通過和基準比較，協(xié)議芯片與手機連接后控制光耦反饋，進一步控制主控芯片產生的PWM來控制輸出電壓和電流，達到向次級傳遞能量并變換電壓的效果。
圖2 手機充電器電路原理圖
三、上海貝嶺為USB-PD應用提供的產品解決方案
1. 前級驅動IC產品方案
針對手機、筆記本電腦和平板電腦等設備充電器產品，上海貝嶺可以提供初級測驅動主控IC（南京微盟系列產品），產品如下表1所示。
表1初級測驅動主控IC選型表
以上產品待機功耗均達到六級能效之要求，其中8210采用QR控制方式，頻率提高到200kHz, 8224采用PWM控制方式，VCC提高到80V OVP，省去了客戶需要加二次穩(wěn)壓電路的復雜應用，節(jié)約了成本。8250更是采用了有源鉗位的新式控制架構，國內同類產品鮮見！
2. 前級高壓 MOSFET產品
前級主開關管是整個電路中最重要的高壓開關，上海貝嶺在這一應用上有多種產品可供選擇，產品性能優(yōu)異，可選型的產品列表如表2所示：
表2 前級高壓MOSFET產品選型表
3. 后級同步整流控制IC
上海貝嶺提供的性能優(yōu)異的同步整流控制IC產品主要參數(shù)信息如表3所示。
表3 .同步整流控制IC產品應用選型表
4. 后級同步整流MOSFET
上海貝嶺目前已開發(fā)出了性能優(yōu)異的SGT MOSFET產品，產品主要參數(shù)信息如表4所示。
表4. USB-PD應用同步整流MOSFET應用選型表
上海貝嶺為USB-PD應用提供了全方位的半導體器件解決方案，涵蓋了前級驅動IC、高壓MOSFET、后級同步整流控制IC和同步整流MOSFET等關鍵元件。同時，上海貝嶺還具有完善的應用技術支持能力，可以為客戶提供相關的系統(tǒng)設計推薦，幫助客戶工程師節(jié)省開發(fā)周期。此外，上海貝嶺具有嚴格的品質把關，所有產品在發(fā)布之前均按照JEDEC標準進行了嚴格的認證測試，滿足工業(yè)級產品可靠性標準要求。上海貝嶺將始終堅持在電源產品和功率器件領域中不斷探索，全心全力為客戶打造滿足要求的優(yōu)異產品。