电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
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InnoSwitch™3-pro系列IC可极大简化全数控高效率电源的开发和制造,尤其是那些采用紧凑外壳的电源。通用的I2C可实现输出电压及电流的动态控制,并且提供其他可动态设定的保护功能。遥测技术可提供、可设定功能和故障模式的报告。
InnoSwitch3-pro器件适合于输出电压及电流需要精确(10mV,50mA)调整的65W以内的AC/DC电源使用。典型的实现方案包括一个系统微解决器或专用微解决器,其I2C端口可用于配置、控制和监测电源子系统的运行情况。uVCC引脚在独立方案(如USBpD适配器或充电器)中为微解决器提供偏置供电。
InnoSwitch3-pro系列有四个版本型号
InnoSwitch3-pro系列内部框图及基本电路
图1:InnoSwitch3-pro系列初级控制器框图(左)、InnoSwitch3-pro系列次级控制器框图(右)
图2:InnoSwitch3-pro-典型使用基本原理图
InnoSwitch3-pro在快充范畴的使用
快充的由来及发展
随着科技的发展,智能手机进入大屏时代,性能愈发强大,普及度也是越来越高,而它在我们的日常生活中的地位更是水涨船高。但是在电池技术没有哪些冲破性发展的今天,快充技术也就应运而生。当前常见的快充类型有高通、OppO、MTK、华为、TI、pD等。
图3:常见快充参数
USBpD全称USBpowerDelivery,是由USB-IF组织制定的一种快速充电标准,可实现更高电压和电流的传输,最大传输功率可达100W,并可以自由改变电力的传输方向,是当前主流的快充标准,USBpD今朝已经发展到了pD3.0版本。Type-C是一种新的接口规范,在实现了USBpD协议以后,能支持更高的充电功率、支持正反插入、有更快的传输速度(最高10Gbps)等。
USB-IF组织在原有的USBpD3.0基础上,通过与高通、泰尔试验室以及国内主流手机厂商的多方沟通,推出了可编程电源ppS(programmablepowerSupply),旨在一统快速充电技术规范。所以,USBpD3.0-ppS快充标准是大势所趋,有望成为主流。
ppS提供的接口输出电压从5V扩展到3.0V~21V,电流0-5A。可调整电压幅度为20mV,电流精度50mA,满足绝大多数技术流派的快速充电,可以实现低压大电流直充。
图4:USBpD3.0-ppS快充标准
InnoSwitch3-pro-离线式反激电源的数字控制特点
InnoSwitch3-pro系列是一个能满足宽输出电压要求的USBpD3.0-ppS电源方案;改进的反激式拓扑可提供高性价比、并能满足DoE(6)效率要求的高效处理方案;具备I2C接口的高集成度的数字控制方案。
任何优秀的设计方案,都离不开其高效性以及可靠性。大家都了解,结构越是简单,其可靠性将会越高,InnoSwitch3-pro这种变频反激式拓扑方案也是一样,由于其高度集成,因而整体方案的元件数目很少。在效率方面,此方案采用的变频技术可在整个负载范围内始终保持高效率,而更高的效率则意味着更低的热量耗散。此外,对于宽输出电压使用的pD3.0-ppS电源来说,电源不可避免地会工作于CCM或DCM工作方式,为了提高效率,方案中采用的同步整流及准谐振的开关方式,可以保证各种输出条件下均能实现高效。
提升效率是电源设计的一大永恒话题。并且不管输入电压和负载要怎么样变化,电源都始终需要维持平稳的高效率。随着pD3.0-ppS快充电源的出现,电源的输出电压需要依据负载的使用要求而改变,因而是不是能在各种输出条件下均能满足国际能效标准的要求对设计者来讲也是一项不小的挑战。那么InnoSwitch3-pro的设计方案详尽是要怎么样提高效率和可靠性的呢?
1.SR开关时序的精确控制可提高效率和可靠性
精确的初级开关管关断与次级SR开通时序可降低同步整流管体二极管的导通时间,从而提高效率。而次级整流管关断后再由次级侧发送初级侧功率开关管开通指令的时序控制方式可以保证在CCM工作方式下同步整流的高可靠性。
图5:SR开关时序的精确控制
2.EMI及音频噪声的优化可降低系统成本
变压器屏蔽绕组可降低共模噪声,频率调制则可降低EMI扫描频谱中的峰值数值,从而可以降低EMI滤波元件的成本。在轻载下一般都是采用降低工作频率的办法来提高轻载效率,但在某一负载下,开关频率会降至20kHz以下并进入音频噪声范围。尤其当开关频率接近变压器本身的共振频率点时会萌生比较大的音频噪音。为改善这种情况,InnoSwitch3-pro所采用的先进的状态控制器可以戒备电源工作于7至12kHz的开关频率下,而这一频段是大多数变压器萌生噪音最大的工作频段。此外,为进一步降低音频噪音,在变压器的设计时,当工作频率
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