做一(yi)個簡(jian)單的(de)(de)數學計算，就很容易理解為什(shen)么政(zheng)府機(ji)(ji)(ji)構和手(shou)機(ji)(ji)(ji)制造商突然積極致力降低手(shou)機(ji)(ji)(ji)充(chong)電(dian)器的(de)(de)待機(ji)(ji)(ji)功耗(hao)(hao)了：全(quan)球手(shou)機(ji)(ji)(ji)用(yong)戶(hu)超(chao)過(guo)40億，而(er)其中大多數用(yong)戶(hu)都習慣于即使(shi)在電(dian)池完全(quan)充(chong)滿并拔(ba)掉手(shou)機(ji)(ji)(ji)之后，仍然讓自(zi)己的(de)(de)充(chong)電(dian)器保持連(lian)接狀態，因(yin)而(er)會(hui)繼(ji)續耗(hao)(hao)電(dian)。根據諾基亞的(de)(de)統計，移動(dong)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)期(qi)間用(yong)電(dian)量的(de)(de)三分之二是在空載(zai)模式下消耗(hao)(hao)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(huan)必(bi)須具(ju)有切實(shi)的(de)優勢，例(li)如合理的(de)成本(ben)、易于實(shi)現和確定的(de)可靠性(xing)。

　　在(zai)這方面，飛兆半導體公司(si)為設計人員(yuan)提供了相關IC，這些(xie)產(chan)品利用該公司(si)在(zai)集成和封裝領域的專(zhuan)業能力，在(zai)單一(yi)器件上(shang)整合了一(yi)個PWM控制(zhi)(zhi)器、一(yi)個MOSFET(如果需要)和多項保護功能，能夠幫助制(zhi)(zhi)造商達到(dao)空載功耗不到(dao)30mW的5星(xing)級水平(只有業界平均功耗300mW的十分之一(yi))以(yi)及(ji)±5%的輸出CV/CC容限，并且無須次(ci)級端控制(zhi)(zhi)電(dian)路。

　　嚴格的空載容限

　　現在的(de)(de)手(shou)機(ji)用戶(hu)要(yao)求(qiu)繁多，包括大尺寸的(de)(de)觸摸屏、數百萬(wan)像(xiang)素的(de)(de)相機(ji)、藍(lan)牙及802.11 WiFi連接、全面的(de)(de)網絡(luo)瀏覽、電郵和數據(ju)庫訪問(wen)、GPS導航、音樂及視(shi)頻下載，以及即將實現的(de)(de)移動數字電視(shi)。所(suo)有(you)這(zhe)些熱門功(gong)能都(dou)需要(yao)使用電能。手(shou)機(ji)是經由電池供電的(de)(de)，而電池可通過(guo)各種不同的(de)(de)電源進行(xing)充電，如汽車上(shang)的(de)(de)點(dian)煙器(電源轉換器)、商業飛(fei)機(ji)座椅(yi)上(shang)的(de)(de)電源插座，還有(you)筆記(ji)本電腦或臺(tai)式機(ji)上(shang)的(de)(de)USB端口。

　　當然(ran)，最普(pu)遍的(de)充(chong)(chong)電電源(yuan)還是壁(bi)式AC電源(yuan)插座和通常(chang)被(bei)稱為手(shou)機充(chong)(chong)電器(qi)的(de)外置(zhi)AC/DC適配器(qi)，然(ran)而(er)，這類設備大多數(shu)都不是真正的(de)充(chong)(chong)電器(qi)。充(chong)(chong)電電路其實(shi)位于手(shou)機內部(bu)。

　　手機(ji)充電時平均僅(jin)需(xu)(xu)要2W的(de)功(gong)(gong)率，而(er)筆(bi)記(ji)本(ben)電腦需(xu)(xu)要近100W，這(zhe)也是手機(ji)充電器(qi)比筆(bi)記(ji)本(ben)電腦充電器(qi)小得多(duo)的(de)原因(yin)。盡管如此，由(you)于全球(qiu)手機(ji)用戶多(duo)達40億，而(er)PC擁有者只有10億，故降低用戶熟知(zhi)情況中的(de)待機(ji)功(gong)(gong)耗，即工程師熟知(zhi)條件下的(de)空載功(gong)(gong)耗，已成為當前的(de)一項(xiang)關鍵設計(ji)考慮(lv)事項(xiang)。

　　這(zhe)些關注的(de)(de)(de)結果(guo)是(shi)采取一系列措施來提升(sheng)效率和降低空載(zai)功(gong)耗(hao)的(de)(de)(de)需求。其中最新最嚴格的(de)(de)(de)是(shi)由全球前五大(da)手機(ji)廠商(shang)提出的(de)(de)(de)一項自愿性的(de)(de)(de)充(chong)(chong)電器(qi)星(xing)級(ji)(ji)制(zhi)協定，用以標志在充(chong)(chong)電完(wan)成(cheng)之后，充(chong)(chong)電器(qi)仍插在壁式插座(zuo)上時(shi)的(de)(de)(de)耗(hao)能量。該(gai)星(xing)級(ji)(ji)制(zhi)從0星(xing)級(ji)(ji)開始，最高5星(xing)級(ji)(ji)。空載(zai)下額定待機(ji)功(gong)耗(hao)大(da)于0.5W的(de)(de)(de)充(chong)(chong)電器(qi)為0星(xing)級(ji)(ji)標簽，待機(ji)功(gong)耗(hao)小(xiao)于0.03W(30mW)的(de)(de)(de)為5星(xing)級(ji)(ji)(見表1)。通(tong)過(guo)比較，大(da)多(duo)數現(xian)有(you)手機(ji)的(de)(de)(de)待機(ji)功(gong)耗(hao)在150～300mW范(fan)圍。

這一點十分重(zhong)要(yao)，有必要(yao)再次重(zhong)申：要(yao)想獲得(de)5星級(ji)標簽(qian)，充電器必須(xu)達到30mW或更低的空(kong)載功耗(hao)(見(jian)表1)，這比能源之星(level V)的閾值低90%。

嚴(yan)格的CV/CC容限為(wei)什么重要

　　目前，小型(xing)便(bian)攜式設(she)備的(de)電(dian)池都選擇鋰(li)離子(zi)技術。這種(zhong)技術的(de)優(you)勢(shi)在于(yu)其(qi)尺(chi)寸小、能量密(mi)度(du)大、自放(fang)電(dian)小，而且在尺(chi)寸和(he)形狀方面具有(you)極大的(de)靈活性(xing)(xing)。鋰(li)離子(zi)電(dian)池一般適用于(yu)恒流/恒壓(CC/CV)充電(dian)方式；每種(zhong)充電(dian)模式的(de)時間長短取決于(yu)電(dian)池的(de)容量和(he)充電(dian)器(qi)的(de)性(xing)(xing)能。

　　在最(zui)基本的形(xing)式(shi)下，即電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)很低(di)時(shi)，充電(dian)(dian)(dian)(dian)器進(jin)入恒(heng)流(CC)充電(dian)(dian)(dian)(dian)模(mo)(mo)式(shi)；這時(shi)大(da)部分充電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)量都(dou)傳送(song)給電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)。一旦電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)(dian)(dian)充到浮動電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)(電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)斷開，零電(dian)(dian)(dian)(dian)流時(shi)，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)通常(chang)在4.2V左右)，系(xi)統(tong)將(jiang)開始減小充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流，以保(bao)持所需的電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)――此所謂(wei)“恒(heng)壓(ya)(ya)(ya)”模(mo)(mo)式(shi)。

　　雖然實現起(qi)來比較(jiao)簡單，但給手機充(chong)(chong)(chong)電(dian)實際上需要對浮動電(dian)壓(ya)區進行精確(que)的(de)(de)(de)控制，才能(neng)獲得最大(da)電(dian)池(chi)容量(liang)，并延長電(dian)池(chi)使用時間。不精確(que)的(de)(de)(de)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)調節可能(neng)會使電(dian)池(chi)充(chong)(chong)(chong)電(dian)不足，導致電(dian)池(chi)容量(liang)大(da)幅度減小(xiao)。另一方面，如果充(chong)(chong)(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)過高(gao)，電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)循環壽命會大(da)大(da)縮短。

　　鋰離子電(dian)池的過度充電(dian)還(huan)可能造成設(she)備的災難性故障。

　　滿足30mW目標

　　對于設計工程(cheng)師來(lai)說，門檻突然被(bei)拔高了。不過，不妨回(hui)想一下一年多前(qian)，那時的(de)情形與現在(zai)(zai)似(si)乎并無二致。當時，手(shou)機電源供應(ying)商設計出(chu)的(de)恒(heng)(heng)壓(ya)(ya)/恒(heng)(heng)流(CC/CV)適配(pei)器(qi)/充(chong)電器(qi)大受(shou)贊譽。在(zai)(zai)待機模式(shi)下，這(zhe)些適配(pei)器(qi)/充(chong)電器(qi)在(zai)(zai)120VAC時功耗為75mW，240VAC時為90mW，都滿(man)足(zu)美國環保署能源之星規范中針對這(zhe)兩種輸入電壓(ya)(ya)制定的(de)0.5W的(de)要求。

　　雖然(ran)30mW是(shi)一項(xiang)極具挑戰性的(de)要求，不過(guo)飛(fei)兆半(ban)導(dao)體公司的(de)第三代(dai)PSRPWM產品仍(reng)然(ran)能(neng)夠輕松滿足(zu)。飛(fei)兆半(ban)導(dao)體最新推出的(de)FSEZ1317器件(jian)集(ji)成了一個(ge)700V功率MOSFET(1A)，可節省空間(jian)和(he)成本(ben)。其CV/CC容(rong)限從±10%緊縮至(zhi)±5%，同時，外部電(dian)阻(zu)和(he)電(dian)容(rong)的(de)數量(liang)從12個(ge)減少到了5個(ge)(3個(ge)電(dian)阻(zu)，2個(ge)電(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。此外，由于次(ci)級端元件會(hui)產生功耗，能效也受到不利(li)影響。

　　對于(yu)需要外(wai)部MOSFET的設計，工程師可選(xuan)擇飛兆半(ban)導體(ti)的FAN103PSR PWM控制(zhi)(zhi)器。在眾(zhong)多解決方案供(gong)應(ying)商中，只有(you)飛兆半(ban)導體(ti)提(ti)供(gong)有(you)獨立(li)式(shi)＋集成式(shi)MOSFET PWM控制(zhi)(zhi)器選(xuan)擇。

　　飛(fei)兆半導(dao)體的I C產品(pin)擁有節能性能的關鍵原(yuan)因(yin)在(zai)于它采用(yong)(yong)(yong)了(le)高壓(HV)啟動電(dian)(dian)(dian)路、專(zhuan)有綠(lv)色控(kong)(kong)制(zhi)模式，以及專(zhuan)門開發的TRUECURRENT技術(shu)，后者利用(yong)(yong)(yong)PSR控(kong)(kong)制(zhi)反(fan)激式轉換器來(lai)調節輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)，無須次級反(fan)饋電(dian)(dian)(dian)路。該控(kong)(kong)制(zhi)器使用(yong)(yong)(yong)模擬信(xin)號處理和采樣技術(shu)，通過變壓器的初級端(duan)輔(fu)助繞組來(lai)調節輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)壓/電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。利用(yong)(yong)(yong)這種方案，充電(dian)(dian)(dian)器能夠獲得(de)比傳統電(dian)(dian)(dian)路設(she)計更小的外形尺寸(cun)、更低(di)的待機功耗和更高的效率。