TI加入五星级充电适配器方案供应商俱乐部

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今天的大多数智能手机用户都有一个很不好的习惯，即充完电后常常只把智能手机从适配器上拔下来，却忘记把充电适配器也从墙上电源或交流电源插座中拔出来。此时的充电适配器虽然没有负载，但它仍然在耗费电，而且是整日整夜的在不停耗电。日积月累，因充电适配器的空载功耗而消耗的电量就不是一个小数目，据估计它将占到智能手机耗费的总电量的三分之二。

根据市场研究公司IMS Research在2010年发布的外部充电适配器报告，在2009年，15W以下充电适配器约占全球整个外部适配器市场的53%，出货量达到11亿5千万个，15W到50W之间的适配器市场份额为18.4%，出货量约为4亿个。

2010年全球大约有12.5亿个手机充电适配器。假设每个手机适配器一年只省下1W的电，那么2010年省下的电也已达到惊人的12.5亿瓦。

到目前为止，消除这一浪费问题的唯一有效办法是在智能手机充电适配器上增加一个机械开关，但遗憾的是由于各种原因，几乎没有充电适配器制造商将这一功能做到产品上。因此，只能靠尽量减少充电适配器的空载功耗来解决这一问题。

欧盟市场尤其重视这一问题，2008年，欧盟委员会(EC)的IPP(整合性产品政策)计划与5家主要手机制造商(诺基亚、摩托罗拉、三星、LG和索爱)共同制定了环保型电池充电器星级评级体系，空载功耗在0.35W到0.5瓦之间的充电适配器达到一星标准，空载功耗小于30mW的达到最高的五星级标准。

此标准问世后，手机及适配器制造商一直致力于满足30mW以下的5星级空载功耗标准，这也就是为什么过去几年三星、LG、诺基亚、摩托罗拉等智能手机制造商优先选用PI、iWatt和昂宝五星级充电适配器解决方案的原因。现在TI也加入进了这一五星级适配器方案供应商俱乐部。

日前，TI正式宣布推出具有革命性突破的高效率电源管理控制器UCC28700（满载效率可做到80%），它可将降低智能手机5瓦特方形充电适配器的空载功耗降低到30mW以下，这使得智能手机用户即使忘记把适配器从墙上电源中拔出来的情况下也可节能。

TI电源管理产品业务发展经理程文涛表示：“这一最新UCC28700原边PWM控制器不仅允许客户实现空载功耗低于30mW和尺寸更小的方形适配器、无线电源充电站以及其它交流供电设备，而且可将适配器最大输出功率提高到20W，这使得5V平板电脑制造商也能够开发出五星级充电适配器。”

 
图1：TI电源管理产品业务发展经理程文涛，够帅吧！

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高效率 UCC28700 反激控制器以最小的解决方案尺寸和最少的元件数量达到这一低待机功耗标准，实现最高的功率密度。UCC28700 的主要特性与优势包括以下五点：1）支持低于30mW的空载功耗，只需 1.5 uA 的启动电流；2）最高集成度的原边调节器；3）无需光耦反馈电路；4）宽VDD输入电压及迟滞范围，与低IDD待机电流支持更小的VDD电容器；5）高开关频率支持更小的变压器；6）无需其它外部电路。

程文涛指出：“TI是目前业内唯一一家能将VDD输入电压范围做到8-35V，没有其它供应商能做得这么宽。这么宽输入电压范围使得我们解决方案的CDD只需要330nF的陶瓷电容(MLCC)，而其它供应商一般均需要更昂贵的10uF以上电解电容。这是我们的一个独特卖点，不仅成本可做得更低，而且适配器尺寸可做得更小。”






图2：外形尺寸更小的TI智能手机五星级充电适配器方案

第三页：TPS2511使通用USB充电器不再是梦

TPS2511是TI最新推出的智能USB充电端口控制器，它符合欧盟最新的USB电池充电规范1.2版。根据IMS Research，该标准预计在2014年就将覆盖90%的手机充电适配器市场。也就是说，未来所有的平板电脑和智能手机都可使用一个USB端口进行充电。

虽然今后大多数智能手机和平板电脑都将采用USB充电适配器，但不同品牌的5W和10W充电器不能实现通用性，亦即某一品牌的USB充电器只支持该品牌的手机与平板电脑，这给当前移动用户带来了很大困扰。因为今天的移动用户常常拥有多个移动设备，如MP3播放器、智能手机和平板电脑等，而家人常常还拥有其它品牌的移动设备，这使得家里充满了各种各样的USB充电器，常常忘了这个是配哪个的。

也就是说，消费者只要购买新的移动设备就需要新的充电器，这导致家中USB充电适配器的数量不断增多，最终产生更多的电子垃圾。TI TPS2511智能USB充电控制器正是在这一历史背景下开发出来的，它可以彻底解决这一问题，使得一台USB充电适配器可以给所有其它品牌和种类的移动设备进行充电。

程文涛说：“现在基本上绝大多数厂商，不管是主流还是非主流的厂商都已经加入了这一规范，因为如果你不符合这个规范的话，那么也就意味着你出局了。因此在这一市场大趋势下采取特立独行的策略，其实并不是一个高明合理的做法。现在我们看到从大到小、各种各样的，无论是车载的，还是墙上的充电器，或者充电棒也好，各种各样的设备其实都在采用USB端口来充电，包括USB 2.0和USB 3.0。”

在智能手机盛行之前，一个标准的USB端口输出电压为5伏，输出电流为500毫安。随着智能手机的来临，500mA电流不够用了，如现在的iPhone要你的USB充电器提供1A的充电电流，iPad可能要求你的USB充电器提供2A的充电电流，以后我们可以预期还会更大，而其它的移动设备根据其电池容量设计的充电电流各不一样。

图3：TPS2511是TI最新推出的智能USB充电端口控制器

我们可以想象一下未来的充电场景，比方我有一个专门给iPhone配的充电器，它能输出1A电流，我现在要用它给iPad充电，会怎么样呢？它肯定给不出这么大的电流。因此当iPad检测到iPhone充电器的时候，iPad会调节自己的需求量，要不然你设计的是1A的充电器，我找你要2A的充电电流，会怎么样？关机，充不起来。因此，苹果的USB充电器会自己识别充电器到底是iPad还是iPhone的。但是，当你遇到三星的时候怎么办呢？

因此，在很多种情况下，比如说用一种产品的充电器去给另一种产品充电的时候，根本就是不充电。因为现在很多的供应商意识到，它必须要给自己的用电设备提供安全保护，因为锂电池的过充是会爆炸的。因此首先要保护我的锂电池不会出事，能不能充电是次要的，首先是安全。

因此，不同的供应商都有自己的一套判断标准，那怎么判断呢？现在标准2.0口是四根线，其中两根线是数据线，数据线就可以拿来判断自己是什么样的设备，但是判断的方式又是五花八门的，这就出了一个问题，大家已经都符合USB标准了，但是现在有不同的功率等级出来了，大家必须要为此把自己的USB端口智能化，使他能够判断出是不是适合我这个充电器功率等级的用电设备，我才给你电。

但在这种情况下又出现了一个新问题，很多的用电设备厂商采取了一种安全充电策略，就是说，当我不知道你是什么设备的时候，我不认识你的时候，我要么是不接受电，要么我只接受最小的USB充电电流，比如说500mA，那你要用500毫安给iPad充电，肯定充很长时间都充不饱，这是很低效的做法。

程文涛说：“因此，我们出了这样一款产品，这个实际上就是一个通用接口，它的目的就是为了解决我刚才说的问题，大家不同厂商做出的充电器，不同厂商做出来的移动设备，互相之间说的话不一样，互相之间不认识，在这个时候，你怎么能够让这个用电设备能够最大化的、同时又安全的去应用这两种不认识的充电器呢？这个就是TPS2511所做的事情。”

TPS2511里面集成了市场上几乎绝大多数用电设备厂商采用的智能检测做法，因为每一家厂商用的智能检测做法是不一样的，或者是利用低负载数据线，用法是不一样的，要让不同的充电器和用电设备互相认识，必须要包含每一家的判断方法。实现这一功能的最合适策略是采用专用IC，与分立元件实现方法相比，IC既可做得很小，功耗又可做得很低。TPS2511解决的就是这个问题。

除了能够让充电器和用电设备之间互相去辨识之外，TPS2511也提供一些其他的功能，包括过热保护。辨识是一方面，但是万一你的用电设备出了故障，设备好的时候大家都能互相辨识，你要是那边的逻辑已经乱了我怎么办呢？我必须要进行保护，因此，TPS2511有一个过热保护的功能。

还有一个功能，我们知道，如果用一条比较短的线去给iPad这样的需要2安培甚至更大充电电流的用电设备供电的时候，短的线上不会有太多的损耗，但是打个比方，现在有一个USB线长3米，你用3米的线取回了2安培的电流，等你流到用电设备跟前的时候，这个电压恐怕已经低于它最初要求的充电电压了。TPS2511有一个特别的自动补偿功能，它会自动抬高电压，补偿线长的损耗，这是它一个很重要的功能。

程文涛总结道：“TPS2511符合欧盟USB电池充电规范1.2版要求，可为系统提供更多充电算法。该产品将电流限制USB电源开关与USB专用充电端口识别电路相整合，可自动检测USB 2.0及3.0数据线路电压，并提供正确的电气特征，安全地为符合相关标准的设备充电。”

TPS2511 的主要特性与优势可概括为：1）符合 USB 电池充电规范 1.2 版以及中国电信规范 YD/T 1591-2009 规定的管理要求；2）支持大量具备通用充电功能的流行智能手机和5V平板电脑。

除了提供UCC28700和TPS2511的评估板之外，TI还推出了以下几款新版参考设计供下载，包括：1）通用AC输入、5V、2A智能USB方形充电适配器（TPS2511+UCC28700）；2）USB 设备的通用汽车充电器（TPS2511+TSP54250）；3）双端口USB通用汽车充电器（2xTPS2511+TPS40170）。
   
采用6引脚、3毫米 x 3毫米SOT-23封装的UCC28700反激PWM控制器及采用8引脚、3毫米 x 5毫米MSOP封装的TPS2511通用充电器控制器现已开始供货。TI还可提供UCC28700EVM-068与TPS2511EVM-141评估模块。

 

图4：USB 设备的通用汽车充电器（TPS2511+TSP54250），双端口USB通用汽车充电器（2xTPS2511+TPS40170）

第四页：TI加入五星级充电适配器方案供应商俱乐部（视频）

TI加入五星级充电适配器方案供应商俱乐部

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1，业内唯一：PI LinkZero-AX方案可将充电器空载功耗降到零
PI 2010年10月发布的LinkZero-AX系列Switcher(LNK585和LNK586)可将充电器空载功耗降低至零，输出功率最高支持到6.5W。PI产品营销经理Silvestro Fimiani说：“2009年我们发布的高性价比LinkZero-AX系列Switcher是业内第一个实现IEC 62301零空载功耗的IC，当时它支持的最大输出功率为3.2W。一年后，我们将这一数字翻了一倍。”

LinkZero-AX系列IC能够将空载功耗降低到3mW，根据IEC标准，这一数字已低到可被认为是零（IEC 62301 Clause 4.5规定低于5mW可被认为是零）。即便你的适配器插在电源插座上5年连续工作，其空载功耗加起来也不值2美分。

LinkZero-AX允许适配器设计师轻松超过所有国际能效标准，包括欧盟EcoDesign Directive和Energy Star。LinkZero-AX系列IC采用SO-8C或SMD-8C封装，10K订量时，单价约为0.4美元（LNK586DG）。

2，iWatt允许做出最高12W五星级充电适配器

iWatt最新推出的iW1699原边PWM控制器允许电源适配器设计师满足严格的新兴国际能效标准，包括严格的美国2013 DOE规范。它特别针对12W以下电源适配器进行优化，空载功耗不足30mW，理想适用于智能手机和平板电脑充电适配器市场。

目前中国的航嘉(Huntkey Enterprise Group)公司已经在其最新的电源适配器型号上采用了iW1699进行设计。

 
图5：iW699允许做出最大输出功率到12W的五星级充电适配器

航嘉首席工程师Xu Jiahong说：“iW1699方案的高效率、高开关频率和低BOM数量，使得我们能够在一个更小尺寸的适配器中实现更大的功率。”

iW1699采用了iWatt的专利PrimAccurate原边控制技术，该技术使用了专有数字算法来消除对次级侧稳压器和光耦的需要，从而降低了总的BOM成本，降低了整体方案尺寸和改善了可靠性。

与iWatt前一代iW1691控制器相比，iW1699的空载功耗降低了70%，不足30mW，输入和输出电容也只要20uF和820uF，而前一代需要20uF和1300uF。这进一步降低了总体BOM尺寸和成本，允许适配器可缩小到2cm x 2cm x 1.7cm。这使得10W电源适配器可做得像以前最小的5W适配器那样大。

iW1699现已量产，采用标准的低成本8引脚SOIC封装。1K订量时，样片价格为0.30美元。