做一(yi)個簡單的(de)(de)數(shu)(shu)學計算，就很容易(yi)理解為什么政府機(ji)(ji)(ji)構和手機(ji)(ji)(ji)制造(zao)商突然積極致(zhi)力降低手機(ji)(ji)(ji)充電(dian)(dian)器的(de)(de)待機(ji)(ji)(ji)功耗了：全球手機(ji)(ji)(ji)用(yong)戶超(chao)過40億，而(er)其(qi)中大(da)多數(shu)(shu)用(yong)戶都習慣于即使在電(dian)(dian)池完全充滿并拔掉手機(ji)(ji)(ji)之(zhi)后，仍然讓自己的(de)(de)充電(dian)(dian)器保持(chi)連接狀(zhuang)態(tai)，因而(er)會繼續耗電(dian)(dian)。根據諾基亞的(de)(de)統計，移動設備使用(yong)期(qi)間用(yong)電(dian)(dian)量(liang)的(de)(de)三(san)分之(zhi)二是在空載模(mo)式下消耗的(de)(de)。

　　降低溫室效應氣體排放量和化石燃料消耗量無疑對我們所有人都十分重要，但除此之外，手機充電器解決方案還必須具有切實的優勢，例如合理的成本、易于(yu)實現和確定(ding)的可靠性。

　　在(zai)這方面，飛兆半導(dao)體公司為(wei)設計(ji)人員提供了相(xiang)關IC，這些產品利用該公司在(zai)集成和封(feng)裝領域的(de)專業(ye)能(neng)力(li)，在(zai)單一(yi)(yi)器(qi)件上整合了一(yi)(yi)個PWM控(kong)制器(qi)、一(yi)(yi)個MOSFET(如(ru)果需要)和多項保護(hu)功(gong)能(neng)，能(neng)夠(gou)幫助制造(zao)商達(da)到空載(zai)功(gong)耗不到30mW的(de)5星級水平(只有業(ye)界平均功(gong)耗300mW的(de)十分之一(yi)(yi))以及±5%的(de)輸出(chu)CV/CC容限(xian)，并且(qie)無(wu)須(xu)次級端控(kong)制電路。

　　嚴格的空載容限

　　現在的(de)手機用(yong)戶(hu)要(yao)求(qiu)繁(fan)多，包括大尺寸的(de)觸(chu)摸屏、數百萬像素的(de)相機、藍牙及(ji)(ji)802.11 WiFi連接、全面(mian)的(de)網絡瀏(liu)覽、電(dian)郵和(he)數據庫訪問(wen)、GPS導航、音樂及(ji)(ji)視(shi)頻下載，以(yi)及(ji)(ji)即(ji)將(jiang)實現的(de)移(yi)動數字電(dian)視(shi)。所有這(zhe)些(xie)熱(re)門功能都需要(yao)使用(yong)電(dian)能。手機是(shi)經由電(dian)池供電(dian)的(de)，而電(dian)池可通過各種不同的(de)電(dian)源進行充電(dian)，如汽車上的(de)點煙器(電(dian)源轉換器)、商(shang)業(ye)飛機座椅上的(de)電(dian)源插(cha)座，還有筆記本電(dian)腦或(huo)臺式(shi)機上的(de)USB端(duan)口。

　　當(dang)然(ran)，最普遍(bian)的充電(dian)(dian)電(dian)(dian)源還是壁式AC電(dian)(dian)源插座和通常被稱為(wei)手(shou)(shou)機充電(dian)(dian)器(qi)的外置AC/DC適配(pei)器(qi)，然(ran)而，這類設備(bei)大多數都不(bu)是真正的充電(dian)(dian)器(qi)。充電(dian)(dian)電(dian)(dian)路其實位于(yu)手(shou)(shou)機內部。

　　手機(ji)充電(dian)時平均僅需(xu)要(yao)2W的功率，而筆記本(ben)電(dian)腦(nao)(nao)需(xu)要(yao)近100W，這也是手機(ji)充電(dian)器比(bi)筆記本(ben)電(dian)腦(nao)(nao)充電(dian)器小(xiao)得多(duo)的原因。盡管如此，由于(yu)全球手機(ji)用戶多(duo)達40億(yi)，而PC擁有者(zhe)只(zhi)有10億(yi)，故降(jiang)低用戶熟知情況(kuang)中的待(dai)機(ji)功耗(hao)，即工程師熟知條件(jian)下的空載功耗(hao)，已(yi)成為當前的一項關鍵設計考慮事項。

　　這些關注的(de)結果是采(cai)取(qu)一系(xi)列措施來提升效率和(he)降低空載(zai)功耗的(de)需求(qiu)。其中最新最嚴(yan)格的(de)是由全球前五大手機(ji)(ji)(ji)廠商提出的(de)一項(xiang)自愿性的(de)充(chong)電(dian)器星(xing)(xing)級制(zhi)協(xie)定，用以(yi)標(biao)(biao)志在(zai)(zai)充(chong)電(dian)完成之后，充(chong)電(dian)器仍插(cha)在(zai)(zai)壁(bi)式(shi)插(cha)座(zuo)上時(shi)的(de)耗能量。該星(xing)(xing)級制(zhi)從0星(xing)(xing)級開始(shi)，最高5星(xing)(xing)級。空載(zai)下額定待(dai)(dai)機(ji)(ji)(ji)功耗大于(yu)0.5W的(de)充(chong)電(dian)器為(wei)0星(xing)(xing)級標(biao)(biao)簽，待(dai)(dai)機(ji)(ji)(ji)功耗小于(yu)0.03W(30mW)的(de)為(wei)5星(xing)(xing)級(見表1)。通(tong)過比較，大多數現有手機(ji)(ji)(ji)的(de)待(dai)(dai)機(ji)(ji)(ji)功耗在(zai)(zai)150～300mW范圍(wei)。

這(zhe)一點十分(fen)重要，有必(bi)要再次重申：要想(xiang)獲得5星級標簽，充電器(qi)必(bi)須達到(dao)30mW或更低的(de)空載功(gong)耗(見(jian)表1)，這(zhe)比(bi)能源之星(level V)的(de)閾值低90%。

嚴(yan)格的CV/CC容限為什么重要(yao)

　　目(mu)前，小型便攜式設備的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)都選擇(ze)鋰離子(zi)技術。這(zhe)種技術的(de)(de)優勢在于其(qi)尺寸小、能量密度大、自(zi)放(fang)電(dian)小，而(er)且在尺寸和形狀方面(mian)具有極(ji)大的(de)(de)靈(ling)活性。鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)一般適用于恒(heng)(heng)流/恒(heng)(heng)壓(CC/CV)充(chong)電(dian)方式；每(mei)種充(chong)電(dian)模式的(de)(de)時間長短取決于電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)容量和充(chong)電(dian)器的(de)(de)性能。

　　在最(zui)基(ji)本(ben)的(de)形式下，即電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)很低時(shi)，充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器進入恒流(CC)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)模式；這時(shi)大(da)部分充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)能量都傳送給電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)。一旦(dan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)充(chong)到浮動電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)斷開(kai)，零電(dian)(dian)(dian)(dian)流時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)通常(chang)在4.2V左(zuo)右)，系統將開(kai)始減小充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流，以(yi)保持所需的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)――此所謂“恒壓(ya)”模式。

　　雖然實現起來比較簡單，但給手機充電(dian)實際上需要對浮動電(dian)壓區(qu)進行精確的(de)控制，才能獲得最大電(dian)池(chi)(chi)(chi)容(rong)量，并(bing)延長電(dian)池(chi)(chi)(chi)使(shi)用(yong)時間。不精確的(de)電(dian)池(chi)(chi)(chi)電(dian)壓調(diao)節可能會使(shi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)充電(dian)不足，導(dao)致(zhi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)容(rong)量大幅度減小。另一方(fang)面，如(ru)果充電(dian)電(dian)壓過(guo)高，電(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)循環壽命(ming)會大大縮(suo)短(duan)。

　　鋰離(li)子電池的(de)過度充電還可能造成(cheng)設備的(de)災難性(xing)故障。

　　滿足30mW目標(biao)

　　對于設(she)計工程(cheng)師來說(shuo)，門(men)檻突(tu)然被拔(ba)高了(le)。不過，不妨(fang)回想一(yi)下(xia)一(yi)年多前，那(nei)時(shi)的情形(xing)與(yu)現(xian)在(zai)似乎并(bing)無二(er)致(zhi)。當時(shi)，手機(ji)電(dian)(dian)源(yuan)供(gong)應商(shang)設(she)計出的恒壓/恒流(CC/CV)適配器(qi)/充電(dian)(dian)器(qi)大受贊譽(yu)。在(zai)待機(ji)模式下(xia)，這些適配器(qi)/充電(dian)(dian)器(qi)在(zai)120VAC時(shi)功耗為(wei)75mW，240VAC時(shi)為(wei)90mW，都滿足美國環保署能源(yuan)之星規范中針對這兩種輸入電(dian)(dian)壓制(zhi)定的0.5W的要(yao)求。

　　雖然30mW是一(yi)項極具(ju)挑戰性(xing)的(de)(de)(de)要(yao)求，不過飛(fei)兆(zhao)半導(dao)體公司的(de)(de)(de)第三代PSRPWM產品仍然能(neng)夠輕(qing)松滿足。飛(fei)兆(zhao)半導(dao)體最新推出的(de)(de)(de)FSEZ1317器(qi)件集成(cheng)了一(yi)個(ge)700V功率MOSFET(1A)，可節(jie)省空間和成(cheng)本。其CV/CC容(rong)(rong)限(xian)從(cong)±10%緊縮至±5%，同時，外(wai)部電(dian)阻和電(dian)容(rong)(rong)的(de)(de)(de)數量從(cong)12個(ge)減少到(dao)了5個(ge)(3個(ge)電(dian)阻，2個(ge)電(dian)容(rong)(rong))。

　　這種PSR PWM控制器可實現非常精確的CC/CV調節，且無須其他解決方案所需的次極端電壓或電流反饋電路。對設計人員而言，在電池充電器應用中采用次極端反饋電路來進行CV/CC輸出調節的傳統方案已不再有吸引力，因為其成本高，器件數目多，這意味著需要更多的板上空間和更大的充電器。此外(wai)，由于次級端元件會產生(sheng)功耗，能效(xiao)也受到不利(li)影響。

　　對于(yu)需要外部MOSFET的設計，工程師(shi)可選擇(ze)飛(fei)兆半導體的FAN103PSR PWM控制器。在眾多解決方案供應商中，只有飛(fei)兆半導體提供有獨立式＋集成式MOSFET PWM控制器選擇(ze)。

　　飛兆半導體的I C產(chan)品擁有(you)節(jie)能性能的關(guan)鍵原(yuan)因在于它采用(yong)了高壓(HV)啟動電(dian)(dian)路、專有(you)綠色控制模式，以及專門開發(fa)的TRUECURRENT技術，后者(zhe)利用(yong)PSR控制反激式轉換器來調(diao)節(jie)輸出電(dian)(dian)流，無須次級反饋電(dian)(dian)路。該控制器使用(yong)模擬信(xin)號處理和采樣技術，通過變(bian)壓器的初級端輔(fu)助繞(rao)組來調(diao)節(jie)輸出電(dian)(dian)壓/電(dian)(dian)流。利用(yong)這種方案，充電(dian)(dian)器能夠獲(huo)得比傳統電(dian)(dian)路設計更小(xiao)的外形尺寸、更低的待(dai)機功耗和更高的效率。