做一個簡單的(de)數學計(ji)算，就很容易理解(jie)為什(shen)么政府機(ji)構和手機(ji)制造商(shang)突(tu)然(ran)積極(ji)致力降(jiang)低手機(ji)充(chong)電器的(de)待(dai)機(ji)功(gong)耗了(le)：全球(qiu)手機(ji)用(yong)(yong)戶超過40億，而(er)其中大多數用(yong)(yong)戶都習慣于即使(shi)在電池(chi)完全充(chong)滿(man)并拔掉手機(ji)之后，仍然(ran)讓自己的(de)充(chong)電器保持連接狀態，因而(er)會繼續耗電。根(gen)據諾基亞的(de)統計(ji)，移動設備使(shi)用(yong)(yong)期間用(yong)(yong)電量的(de)三分之二(er)是在空載模式下消(xiao)耗的(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(jue)方案還必須具有切實的(de)(de)優勢，例如合理的(de)(de)成本、易于(yu)實現和確(que)定的(de)(de)可靠性。

　　在這(zhe)方面，飛兆半導體公(gong)司為設計(ji)人員提供了相(xiang)關IC，這(zhe)些產(chan)品(pin)利用該公(gong)司在集(ji)成和封裝領域(yu)的(de)專業能(neng)力，在單(dan)一(yi)器件上整合(he)了一(yi)個PWM控(kong)制器、一(yi)個MOSFET(如果(guo)需要)和多項保護功能(neng)，能(neng)夠幫助制造(zao)商達到(dao)空載(zai)功耗不到(dao)30mW的(de)5星級水平(只有業界平均功耗300mW的(de)十分之一(yi))以及±5%的(de)輸出(chu)CV/CC容限，并且無須次級端控(kong)制電路。

　　嚴格的空載容限

　　現(xian)在的(de)手機(ji)用戶要求繁多，包(bao)括大尺(chi)寸的(de)觸摸屏、數百(bai)萬(wan)像素(su)的(de)相(xiang)機(ji)、藍牙及(ji)802.11 WiFi連接、全面的(de)網絡瀏覽、電(dian)(dian)郵(you)和數據庫訪(fang)問、GPS導(dao)航(hang)、音樂及(ji)視頻下載，以及(ji)即將實現(xian)的(de)移動數字電(dian)(dian)視。所有這些熱門功能(neng)都需要使用電(dian)(dian)能(neng)。手機(ji)是經由電(dian)(dian)池(chi)供電(dian)(dian)的(de)，而電(dian)(dian)池(chi)可通過各種不同的(de)電(dian)(dian)源進(jin)行(xing)充電(dian)(dian)，如汽車上(shang)(shang)(shang)的(de)點(dian)煙器(qi)(電(dian)(dian)源轉(zhuan)換器(qi))、商業飛機(ji)座椅上(shang)(shang)(shang)的(de)電(dian)(dian)源插(cha)座，還有筆記本電(dian)(dian)腦或臺式(shi)機(ji)上(shang)(shang)(shang)的(de)USB端(duan)口。

　　當然(ran)，最(zui)普(pu)遍的(de)充電(dian)電(dian)源(yuan)還是壁式(shi)AC電(dian)源(yuan)插座和通常被稱為(wei)手(shou)(shou)機充電(dian)器的(de)外置AC/DC適配器，然(ran)而，這類設備大多(duo)數都不是真正的(de)充電(dian)器。充電(dian)電(dian)路其(qi)實位于手(shou)(shou)機內部。

　　手機(ji)充(chong)電(dian)時平(ping)均僅需要2W的(de)(de)功(gong)率，而(er)筆(bi)記(ji)本電(dian)腦需要近100W，這也(ye)是(shi)手機(ji)充(chong)電(dian)器(qi)比(bi)筆(bi)記(ji)本電(dian)腦充(chong)電(dian)器(qi)小得多的(de)(de)原因。盡(jin)管如此，由于全球(qiu)手機(ji)用(yong)戶多達40億(yi)，而(er)PC擁有者只(zhi)有10億(yi)，故降(jiang)低用(yong)戶熟知情況(kuang)中(zhong)的(de)(de)待機(ji)功(gong)耗，即工程師熟知條件下的(de)(de)空(kong)載功(gong)耗，已成為(wei)當前(qian)的(de)(de)一項(xiang)關鍵(jian)設計考慮事項(xiang)。

　　這(zhe)些關注的(de)(de)結果是采取一系列(lie)措施來提(ti)升效率(lv)和降低空(kong)載功耗的(de)(de)需求。其中最(zui)新最(zui)嚴格的(de)(de)是由全球前(qian)五大(da)手機(ji)(ji)廠(chang)商提(ti)出的(de)(de)一項(xiang)自(zi)愿性的(de)(de)充(chong)電器星(xing)(xing)級(ji)制協定，用以標志在(zai)充(chong)電完成之后，充(chong)電器仍插(cha)在(zai)壁式插(cha)座(zuo)上時(shi)的(de)(de)耗能量。該星(xing)(xing)級(ji)制從0星(xing)(xing)級(ji)開(kai)始，最(zui)高(gao)5星(xing)(xing)級(ji)。空(kong)載下(xia)額定待(dai)機(ji)(ji)功耗大(da)于0.5W的(de)(de)充(chong)電器為(wei)(wei)0星(xing)(xing)級(ji)標簽，待(dai)機(ji)(ji)功耗小于0.03W(30mW)的(de)(de)為(wei)(wei)5星(xing)(xing)級(ji)(見(jian)表1)。通過比較，大(da)多數現有手機(ji)(ji)的(de)(de)待(dai)機(ji)(ji)功耗在(zai)150～300mW范圍。

這一點十分重要(yao)，有(you)必(bi)要(yao)再次重申：要(yao)想獲(huo)得5星級標(biao)簽，充(chong)電器必(bi)須達到30mW或更低的空載功耗(見表1)，這比(bi)能源(yuan)之星(level V)的閾值低90%。

嚴(yan)格的CV/CC容限(xian)為什么重(zhong)要

　　目前，小型(xing)便攜式(shi)設備的電(dian)池(chi)都選(xuan)擇鋰離子技(ji)術。這(zhe)種技(ji)術的優勢在于其尺(chi)寸(cun)小、能(neng)量(liang)密度大(da)、自放(fang)電(dian)小，而(er)且在尺(chi)寸(cun)和形(xing)狀方面具有極大(da)的靈活性。鋰離子電(dian)池(chi)一般(ban)適用于恒流/恒壓(ya)(CC/CV)充(chong)電(dian)方式(shi)；每種充(chong)電(dian)模式(shi)的時間長短取決于電(dian)池(chi)的容量(liang)和充(chong)電(dian)器的性能(neng)。

　　在(zai)最(zui)基本的形式(shi)下，即(ji)電(dian)池(chi)(chi)電(dian)壓很低時(shi)，充電(dian)器進入恒流(liu)(CC)充電(dian)模式(shi)；這時(shi)大部分(fen)充電(dian)能量都(dou)傳送給電(dian)池(chi)(chi)。一旦(dan)電(dian)池(chi)(chi)充電(dian)充到(dao)浮動電(dian)壓(電(dian)池(chi)(chi)斷開，零電(dian)流(liu)時(shi)，電(dian)池(chi)(chi)電(dian)壓通常(chang)在(zai)4.2V左右)，系統將(jiang)開始減小充電(dian)電(dian)流(liu)，以保持所需的電(dian)壓――此(ci)所謂“恒壓”模式(shi)。

　　雖然實現起來比較簡單，但給手(shou)機充電(dian)(dian)(dian)實際(ji)上需要(yao)對浮動電(dian)(dian)(dian)壓(ya)區進行精確的控(kong)制，才能獲得最大(da)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量(liang)，并(bing)延長電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)使用(yong)時間。不精確的電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)調節可能會使電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充電(dian)(dian)(dian)不足，導致電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量(liang)大(da)幅度減(jian)小。另一方面，如(ru)果充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)過高，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的循(xun)環(huan)壽(shou)命會大(da)大(da)縮(suo)短。

　　鋰離子電(dian)池的過度充電(dian)還可能造成(cheng)設備的災難(nan)性故(gu)障。

　　滿足(zu)30mW目標

　　對于(yu)設計(ji)工程師(shi)來說，門檻突然被拔(ba)高了。不過(guo)，不妨回想一(yi)下一(yi)年多前，那時(shi)(shi)的(de)情形與(yu)現在似乎并無二致。當時(shi)(shi)，手機電(dian)源供應商設計(ji)出的(de)恒(heng)壓/恒(heng)流(liu)(CC/CV)適配(pei)器/充(chong)電(dian)器大(da)受(shou)贊譽。在待機模式(shi)下，這(zhe)些適配(pei)器/充(chong)電(dian)器在120VAC時(shi)(shi)功耗(hao)為75mW，240VAC時(shi)(shi)為90mW，都滿足美(mei)國環(huan)保署能源之星(xing)規范中(zhong)針對這(zhe)兩種(zhong)輸入電(dian)壓制(zhi)定的(de)0.5W的(de)要求。

　　雖(sui)然30mW是一項極具挑戰性的要求，不過(guo)飛(fei)兆半導體(ti)公司的第三代PSRPWM產品仍然能夠輕松滿足。飛(fei)兆半導體(ti)最新推出的FSEZ1317器(qi)件集成了一個(ge)(ge)700V功率MOSFET(1A)，可(ke)節(jie)省(sheng)空間和(he)成本。其CV/CC容(rong)限從(cong)±10%緊縮至±5%，同時(shi)，外部電(dian)(dian)阻和(he)電(dian)(dian)容(rong)的數量(liang)從(cong)12個(ge)(ge)減(jian)少到了5個(ge)(ge)(3個(ge)(ge)電(dian)(dian)阻，2個(ge)(ge)電(dian)(dian)容(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(ci)外，由于(yu)次級(ji)端元件(jian)會產生(sheng)功耗，能(neng)效也(ye)受到不利(li)影響。

　　對于需要外部MOSFET的(de)設(she)計，工程師(shi)可(ke)選擇飛兆半(ban)導體(ti)的(de)FAN103PSR PWM控制器。在眾多解決方案供應(ying)商(shang)中，只有飛兆半(ban)導體(ti)提(ti)供有獨立(li)式＋集(ji)成式MOSFET PWM控制器選擇。

　　飛(fei)兆半導體的(de)(de)I C產品擁有節(jie)能(neng)性(xing)能(neng)的(de)(de)關鍵原因(yin)在于它采(cai)用了高壓(ya)(ya)(HV)啟動電路、專(zhuan)有綠色控制(zhi)(zhi)模式(shi)，以及專(zhuan)門開(kai)發的(de)(de)TRUECURRENT技(ji)術，后者利(li)用PSR控制(zhi)(zhi)反(fan)激式(shi)轉(zhuan)換器(qi)來調(diao)節(jie)輸出電流(liu)，無須次級反(fan)饋電路。該控制(zhi)(zhi)器(qi)使用模擬(ni)信號處(chu)理和采(cai)樣技(ji)術，通過(guo)變壓(ya)(ya)器(qi)的(de)(de)初級端輔助繞組來調(diao)節(jie)輸出電壓(ya)(ya)/電流(liu)。利(li)用這種方案，充電器(qi)能(neng)夠獲(huo)得比(bi)傳(chuan)統電路設計更小的(de)(de)外形(xing)尺(chi)寸、更低(di)的(de)(de)待機功耗和更高的(de)(de)效率。