電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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InnoSwitch?3-pro系列IC可極大簡化全數控高效率電源的開發和制造,尤其是那些采用緊湊外殼的電源。通用的I2C可實現輸出電壓及電流的動態控制,并且提供其他可動態設定的保護功能。遙測技術可提供、可設定功能和故障模式的報告。
InnoSwitch3-pro器件適合于輸出電壓及電流需要精確(10mV,50mA)調整的65W以內的AC/DC電源使用。典型的實現方案包括一個系統微解決器或專用微解決器,其I2C端口可用于配置、控制和監測電源子系統的運行情況。uVCC引腳在獨立方案(如USBpD適配器或充電器)中為微解決器提供偏置供電。
InnoSwitch3-pro系列有四個版本型號
InnoSwitch3-pro系列內部框圖及基本電路
圖1:InnoSwitch3-pro系列初級控制器框圖(左)、InnoSwitch3-pro系列次級控制器框圖(右)
圖2:InnoSwitch3-pro-典型使用基本原理圖
InnoSwitch3-pro在快充范疇的使用
快充的由來及發展
隨著科技的發展,智能手機進入大屏時代,性能愈發強大,普及度也是越來越高,而它在我們的日常生活中的地位更是水漲船高。但是在電池技術沒有哪些沖破性發展的今天,快充技術也就應運而生。當前常見的快充類型有高通、OppO、MTK、華為、TI、pD等。
圖3:常見快充參數
USBpD全稱USBpowerDelivery,是由USB-IF組織制定的一種快速充電標準,可實現更高電壓和電流的傳輸,最大傳輸功率可達100W,并可以自由改變電力的傳輸方向,是當前主流的快充標準,USBpD今朝已經發展到了pD3.0版本。Type-C是一種新的接口規范,在實現了USBpD協議以后,能支持更高的充電功率、支持正反插入、有更快的傳輸速度(最高10Gbps)等。
USB-IF組織在原有的USBpD3.0基礎上,通過與高通、泰爾試驗室以及國內主流手機廠商的多方溝通,推出了可編程電源ppS(programmablepowerSupply),旨在一統快速充電技術規范。所以,USBpD3.0-ppS快充標準是大勢所趨,有望成為主流。
ppS提供的接口輸出電壓從5V擴展到3.0V~21V,電流0-5A。可調整電壓幅度為20mV,電流精度50mA,滿足絕大多數技術流派的快速充電,可以實現低壓大電流直充。
圖4:USBpD3.0-ppS快充標準
InnoSwitch3-pro-離線式反激電源的數字控制特點
InnoSwitch3-pro系列是一個能滿足寬輸出電壓要求的USBpD3.0-ppS電源方案;改進的反激式拓撲可提供高性價比、并能滿足DoE(6)效率要求的高效處理方案;具備I2C接口的高集成度的數字控制方案。
任何優秀的設計方案,都離不開其高效性以及可靠性。大家都了解,結構越是簡單,其可靠性將會越高,InnoSwitch3-pro這種變頻反激式拓撲方案也是一樣,由于其高度集成,因而整體方案的元件數目很少。在效率方面,此方案采用的變頻技術可在整個負載范圍內始終保持高效率,而更高的效率則意味著更低的熱量耗散。此外,對于寬輸出電壓使用的pD3.0-ppS電源來說,電源不可避免地會工作于CCM或DCM工作方式,為了提高效率,方案中采用的同步整流及準諧振的開關方式,可以保證各種輸出條件下均能實現高效。
提升效率是電源設計的一大永恒話題。并且不管輸入電壓和負載要怎么樣變化,電源都始終需要維持平穩的高效率。隨著pD3.0-ppS快充電源的出現,電源的輸出電壓需要依據負載的使用要求而改變,因而是不是能在各種輸出條件下均能滿足國際能效標準的要求對設計者來講也是一項不小的挑戰。那么InnoSwitch3-pro的設計方案詳盡是要怎么樣提高效率和可靠性的呢?
1.SR開關時序的精確控制可提高效率和可靠性
精確的初級開關管關斷與次級SR開通時序可降低同步整流管體二極管的導通時間,從而提高效率。而次級整流管關斷后再由次級側發送初級側功率開關管開通指令的時序控制方式可以保證在CCM工作方式下同步整流的高可靠性。
圖5:SR開關時序的精確控制
2.EMI及音頻噪聲的優化可降低系統成本
變壓器屏蔽繞組可降低共模噪聲,頻率調制則可降低EMI掃描頻譜中的峰值數值,從而可以降低EMI濾波元件的成本。在輕載下一般都是采用降低工作頻率的辦法來提高輕載效率,但在某一負載下,開關頻率會降至20kHz以下并進入音頻噪聲范圍。尤其當開關頻率接近變壓器本身的共振頻率點時會萌生比較大的音頻噪音。為改善這種情況,InnoSwitch3-pro所采用的先進的狀態控制器可以戒備電源工作于7至12kHz的開關頻率下,而這一頻段是大多數變壓器萌生噪音最大的工作頻段。此外,為進一步降低音頻噪音,在變壓器的設計時,當工作頻率
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