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七大高效能电源管理设计方案合集

2015-01-05
关键词: 电源管理 芯片 方案

可穿戴设备正集成越来越多的功能,这为电源管理带来挑战。可穿戴设备中的电池通常非常小,设备又需要长时间工作而不用充电,因此功耗是一个关键的设 计考虑因素。要保证可穿戴设备的时尚性,电路需要保持在极小的尺寸以内,这使电源管理等器件更倾向于采用单芯片解决方案。为应对电池技术难以解决续航时间 的诉求,可穿戴设备有可能采用新型电源,例如对太阳能或热能进行能量采集。

  可穿戴设备电源的安全性也不可忽视,充电器需要考虑到各种保护措施。可穿戴设备电源还需要考虑充电精度、显示驱动以及平台兼容性等一系列的问题。另外,可穿戴设备市场目前还处于起步阶段,有许多可穿戴设备还是沿用已有的便携设备电源管理方案做开发。

  适配器要同时满足超低待机功耗与高能效,是鱼与熊掌难以兼得。目前正进入一场新改革,自行调整电源,可以实现电源的电压、电流随着用电设备的需求而调 整,从而实现超低的待机功耗基础上,进行快速充电的目的。为应对这一革命性发展趋势,高能效,低功耗的电源解决方案是必要的。

  电源适配器方案框图:

  电源适配器方案图

  电源适配器方案如下:

  一、 5V/5A 快速充电电源适配器方案(依主芯片厂牌字母排序)

  1.输出 5V/5A Fairchild FAN501 + FAN6230 25W电源适配器方案

  2.输出 5V/5A ON NCP1247 + NCP4303 25W 电源适配器方案

  3.输出 5V/5A TI UCC28740 + UCC24610 25W 电源适配器方案

  二、 65W ~ 120W 超低功耗电源适配器方案(依主芯片厂牌字母排序)

  1.输出 19V/3.42A 的 NXP TEA18362 + TEA1792 65W 电源适配器方案

  2.输出 19.5V/4.62A 的 NXP TEA1755 + TEA1792 90W电源适配器方案

  3.输出 19.5V/4.7A 的 ON NCP1937 + NCP4303 90W 电源适配器方案

  4.输出 19.5V/6.2A 的 ON NCP1937A 120 W电源适配器方案

一、5V/5A 快速充电电源适配器方案

  1.输出 5V/5A Fairchild FAN501 + FAN6230 25W电源适配器方案

  方案框图

  5V/5A 快速充电电源适配器方案

  方案特点

  输出短路保护

  毫瓦节省技术提供超低的待机功耗,很容易满足“能源之星 V5.0”

  恒压控制时,根据输入电压,有两段固定的 PWM 工作频率 140kHz/85kHz

  高压启动

  断续和连续工作模式实现恒流控制,无需次级反馈电路

  在连续工作模式有较高的功率密度和转换效率

  调频减少 EMI 噪声

  方案照片

  5V/5A 快速充电电源适配器方案照片

  2.输出 5V/5A ON NCP1247 + NCP4303 25W 电源适配器方案

  方案框图

  5V/5A 快速充电电源适配器方案

  方案特点

  通过频率反走和跳周期模式,减少待机功耗

  可通过光耦触发低功耗关闭模式

  无损过功率补偿

  基于定时器的过功率保护

  输出短路保护

  动态自供电的高压启动

  欠压监测功能

  有源 X2 电容放电

  严重故障时闩锁

  自动恢复或闩锁选择的过流保护

  空载待机能耗 < 30 mW

  可调功率过载保护

  方案照片

  5V/5A 快速充电电源适配器方案照片

  3.输出 5V/5A TI UCC28740 + UCC24610 25W 电源适配器方案

  方案框图

  TI UCC28740 + UCC24610 25W 电源适配器方案

  方案特点

  少于 10mW 无负载功耗能力

  针对恒定电压 (CV) 的光耦合反馈,和针对恒定电流 (CC) 的初级侧调节 (PSR)

  在线路和负载上实现 ±1% 电压调节和 ±5% 电流调节

  700V 启动开关

  100kHz 最大开关频率可实现高功率密度充电器设计

  针对最高总体效率的谐振环谷值开关运行

  简化电磁干扰 (EMI) 兼容性的频率抖动

  针对金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的已钳制栅极驱动输出

  过压、低线路和过流保护功能

  方案照片

  TI UCC28740 + UCC24610 25W 电源适配器方案照片

二、65W ~ 120W 超低功耗电源适配器方案

  1.输出19V/3.42A 的 NXP TEA18361 + TEA1792 65W 电源适配器方案

  方案框图

  65W ~ 120W 超低功耗电源适配器方案

  方案特点

  输入:90 ~ 264 V (AC)

  输出:65W ( 19V/3.42A )

  平均效率 >90%

  没有负载功率功耗 < 30 mw,输出电压可调节

  集成 X-cap 放电

  过电流保护 (OCP)

  功率过载保护 (OPP)

  高/低压线路补偿

  兼容“能源之星 V6.0”

  CoC 二级兼容

  方案照片

  65W ~ 120W 超低功耗电源适配器方案照片

  2.输出 19.5V/4.62A 的 NXP TEA1755 + TEA1792 90W电源适配器方案

  方案框图

  65W ~ 120W 超低功耗电源适配器方案

  方案特点

  输入:85 ~ 265 V (AC)

  输出:90W ( 19.5V/4.62A )

  集成 PFC 和反激控制器,易实现小型化

  两段式 PFC + QR ,提高效率,有效降低 EMI 。

  PFC 具有延时 ON/OFF 功能,降低待机功耗和提高轻载效率,175mW@264Vac

  低功率操作状态下可调最小峰值电流来降频,保证低输出功率下的高效率

  极低功率水平下的间歇频率模式,以实现高效工作

  高 PF 值与效率:PF >0.95

  平均效率> 89.3%

  符合能源之星标准 和 Erp lot 6 标准

  过压保护(OVP)

  方案照片

  65W ~ 120W 超低功耗电源适配器方案照片

  3.输出 19.5V/4.62A 的 ON NCP1937 + NCP4303 90W 电源适配器方案

  方案框图

  ON NCP1937 + NCP4303 90W 电源适配器方案

  方案特点

  输入:85 ~ 265V (AC)

  输出:90W ( 19.5V/4.62A )

  集成了功率因数校正 (PFC) 控制器及准谐振 (QR) 反激控制器

  待机能耗降低至 < 10 mW

  高压启动

  集成有源输入滤波X电容放电

  准谐振控制器带谷底锁定功能

  平均效率> 90%

  4ms 软启动定时器

  精确过压保护

  可调的过功率保护

  短路保护

  方案照片

  ON NCP1937 + NCP4303 90W 电源适配器方案照片

  4.输出 19.5V/6.2A 的 ON NCP1937A 120 W电源适配器方案

  方案框图

  ON NCP1937 + NCP4303 90W 电源适配器方案

  方案特点

  输入:85 ~ 265V (AC)

  输出:120W ( 19.5V/6.2A )

  集成了功率因数校正 (PFC) 控制器及准谐振 (QR) 反激控制器

  待机能耗降低至 <10 mW

  高压启动

  集成有源输入滤波X电容放电

  准谐振控制器带谷底锁定功能

  平均效率 > 90%

  4ms 软启动定时器

  精确过压保护

  可调的过功率保护

  短路保护

  方案照片

  ON NCP1937 + NCP4303 90W 电源适配器方案照片

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