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筆記型電腦及手機充電應用 設計與考量

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德州儀器電源應用經理郭懷天。

電源技術方案是德州儀器長期重要的關注領域,針對筆記型電腦與手機充電架構設計考量議題,德州儀器電源應用經理郭懷天首先提到,歐盟2013年一份報告中指出,過去不同手機型號擁有各自充電器規格,由於手機充電器快速替換間接造成環境汙染,因此開始對共用性充電器(Common Charger)產生需求,所以市面才開始廣泛使用USB Connector。

不過隨手機應用軟體功能越多,對電流、電力續行要求也逐漸提升,現有USB規範USB2.0, USB3.1, bc1.2規格已不足夠。因應需求Type C順勢問世具備高整合度、功能強、可傳大電力等優點,其特點包含24-pin可反插、支援USB2.0、USB3.1、bc1.2、USB PD,同時傳輸達15W,並可支援手機、平板、小型筆電裝置的充電電量需求。

但因為不同裝置的電流In-Put不同,Out- Put也在不同應用的電池串數容量有很大變化,有什麼方案能解決此問題?Buck Boost Charger即是隨Type C、PD崛起而提供相關解決方案。Buck Boost Charger可以把不同In-Put轉成所需要的電流給對應的Out- Put。筆電的充電系統設計,郭懷天指出Buck Boost Charger架構有4個要素需要考量。

第一,USB PD及Type C不同電流輸入。In-Put有很多種類包含USB2.0、USB3.0、BC1.2電流輸入,要支援所有的變壓器,當電池要轉出電流時,電池就要能供電,因此在轉出電時要靠考量到USB On-the-Go (OTG)。

第二,各變壓器要相容,設計上就需要System Instant-On。第三變壓器相容同時要能最大化充電電量,就要考量到DPM(Dynamic Power Management)。第四則是安全性,當電量電容增、充電速度增快,德州儀器有提供無煙充電器(Smokeless Charger)安全設計方案。

除了筆電充電架構,郭懷天也針對手機快速充電的模式提到兩種方案:Switch-Mode (Buck) Charger、Flash Charger。要快充時In-Put Power要夠力,透過可調整高電壓轉接變壓器(Adjustable HV Adapter) ,讓5V提升到7V/9V/12V。而閃充(Flash Charger)方面德州儀器也有相關方案做到7安培、10-bit ADC,且包含OBP、OCP、OVP等保護機制。

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