做一個簡單的(de)數(shu)學計(ji)算(suan)，就很容易理解為什么政府(fu)機構和手(shou)(shou)機制造商突然積極致力降低手(shou)(shou)機充(chong)電(dian)器的(de)待機功耗了：全球手(shou)(shou)機用(yong)戶(hu)超過40億，而(er)其中大(da)多(duo)數(shu)用(yong)戶(hu)都習慣于即使在電(dian)池(chi)完全充(chong)滿并拔掉手(shou)(shou)機之后，仍(reng)然讓自己的(de)充(chong)電(dian)器保持連(lian)接狀態，因(yin)而(er)會(hui)繼續耗電(dian)。根(gen)據(ju)諾基亞的(de)統計(ji)，移動設備使用(yong)期(qi)間(jian)用(yong)電(dian)量的(de)三分之二是在空載(zai)模式下消耗的(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，手機充電器解決方案還必須具有切(qie)實的(de)優勢，例(li)如(ru)合理(li)的(de)成本、易于實現和確(que)定(ding)的(de)可(ke)靠性(xing)。

　　在這方面，飛兆半導體公司(si)為設計(ji)人員提(ti)供了(le)相關(guan)IC，這些產(chan)品利用該公司(si)在集成(cheng)和封裝領(ling)域的(de)專業能(neng)力，在單一(yi)器(qi)件上整合了(le)一(yi)個PWM控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)、一(yi)個MOSFET(如(ru)果需要)和多項保護功能(neng)，能(neng)夠幫助制(zhi)(zhi)造商達到空載功耗不到30mW的(de)5星(xing)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(shu)出CV/CC容限(xian)，并且(qie)無須次(ci)級端控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)電路。

　　嚴格的空載容限

　　現在的(de)(de)(de)手機(ji)用(yong)戶要求繁多，包括大尺寸的(de)(de)(de)觸摸屏(ping)、數百萬像(xiang)素的(de)(de)(de)相機(ji)、藍(lan)牙及802.11 WiFi連(lian)接、全(quan)面的(de)(de)(de)網絡瀏覽、電(dian)郵和(he)數據庫訪(fang)問、GPS導航、音樂及視頻下載，以及即將實(shi)現的(de)(de)(de)移(yi)動數字(zi)電(dian)視。所(suo)有這些熱門功(gong)能都需(xu)要使用(yong)電(dian)能。手機(ji)是經由電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)的(de)(de)(de)，而電(dian)池(chi)可通過各(ge)種(zhong)不同的(de)(de)(de)電(dian)源(yuan)進行充(chong)電(dian)，如汽車上(shang)的(de)(de)(de)點煙器(電(dian)源(yuan)轉換(huan)器)、商業飛(fei)機(ji)座(zuo)(zuo)椅上(shang)的(de)(de)(de)電(dian)源(yuan)插座(zuo)(zuo)，還(huan)有筆記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)或(huo)臺(tai)式機(ji)上(shang)的(de)(de)(de)USB端口(kou)。

　　當然(ran)，最普遍的(de)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)源還(huan)是壁式(shi)AC電(dian)(dian)源插(cha)座和通(tong)常被稱為手(shou)(shou)機充電(dian)(dian)器的(de)外置AC/DC適配器，然(ran)而，這類設(she)備大多數都(dou)不(bu)是真(zhen)正(zheng)的(de)充電(dian)(dian)器。充電(dian)(dian)電(dian)(dian)路其實位于手(shou)(shou)機內部。

　　手機(ji)(ji)充(chong)電(dian)時平均僅需要2W的(de)(de)功率，而筆(bi)(bi)記(ji)(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)(nao)需要近100W，這也是手機(ji)(ji)充(chong)電(dian)器比筆(bi)(bi)記(ji)(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)(nao)充(chong)電(dian)器小得多(duo)的(de)(de)原因(yin)。盡管如此，由于全球手機(ji)(ji)用戶(hu)多(duo)達40億(yi)，而PC擁有者只有10億(yi)，故降低(di)用戶(hu)熟知情況中的(de)(de)待機(ji)(ji)功耗(hao)(hao)，即工程師熟知條件下的(de)(de)空載功耗(hao)(hao)，已(yi)成為(wei)當前的(de)(de)一項關(guan)鍵設計考慮事(shi)項。

　　這些(xie)關注的結果(guo)是(shi)采(cai)取(qu)一(yi)系列措施來提升效率和降(jiang)低空載功耗(hao)的需求。其中最(zui)新最(zui)嚴格的是(shi)由全球(qiu)前五大手機廠商提出的一(yi)項自(zi)愿性的充(chong)(chong)電(dian)器(qi)星級(ji)(ji)(ji)制(zhi)協定(ding)，用(yong)以標志在充(chong)(chong)電(dian)完成之(zhi)后，充(chong)(chong)電(dian)器(qi)仍插在壁式插座上(shang)時的耗(hao)能(neng)量。該星級(ji)(ji)(ji)制(zhi)從0星級(ji)(ji)(ji)開始，最(zui)高5星級(ji)(ji)(ji)。空載下(xia)額定(ding)待(dai)機功耗(hao)大于0.5W的充(chong)(chong)電(dian)器(qi)為0星級(ji)(ji)(ji)標簽，待(dai)機功耗(hao)小(xiao)于0.03W(30mW)的為5星級(ji)(ji)(ji)(見表1)。通(tong)過比(bi)較(jiao)，大多數現有手機的待(dai)機功耗(hao)在150～300mW范圍。

這(zhe)一點十分(fen)重要(yao)(yao)(yao)，有必(bi)要(yao)(yao)(yao)再次重申：要(yao)(yao)(yao)想獲得5星(xing)(xing)級(ji)標簽，充電(dian)器必(bi)須達到30mW或更低的空載功耗(見表(biao)1)，這(zhe)比能(neng)源之星(xing)(xing)(level V)的閾值低90%。

嚴格(ge)的CV/CC容限為(wei)什么重要

　　目前，小型便攜式設備的(de)(de)電池都選擇鋰離(li)子(zi)技術。這種技術的(de)(de)優勢在于(yu)其尺寸(cun)小、能(neng)量(liang)密度大、自放電小，而且在尺寸(cun)和形狀方(fang)(fang)面具有極大的(de)(de)靈活(huo)性。鋰離(li)子(zi)電池一般適(shi)用(yong)于(yu)恒流(liu)/恒壓(CC/CV)充電方(fang)(fang)式；每種充電模式的(de)(de)時(shi)間長短取決于(yu)電池的(de)(de)容量(liang)和充電器的(de)(de)性能(neng)。

　　在最基本的形式(shi)下，即電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓很低時，充(chong)電(dian)(dian)器進入恒流(CC)充(chong)電(dian)(dian)模式(shi)；這時大部(bu)分充(chong)電(dian)(dian)能量都傳送(song)給電(dian)(dian)池。一旦電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)充(chong)到(dao)浮(fu)動電(dian)(dian)壓(電(dian)(dian)池斷開(kai)，零電(dian)(dian)流時，電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓通常在4.2V左右(you))，系(xi)統將開(kai)始減小充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流，以保持(chi)所(suo)需的電(dian)(dian)壓――此所(suo)謂“恒壓”模式(shi)。

　　雖(sui)然實現起來比較(jiao)簡(jian)單(dan)，但(dan)給手(shou)機充電(dian)實際上需(xu)要對浮(fu)動電(dian)壓區(qu)進行(xing)精確的控(kong)制，才能獲(huo)得(de)最大(da)電(dian)池容(rong)量(liang)，并延長電(dian)池使(shi)用時間。不精確的電(dian)池電(dian)壓調節可能會使(shi)電(dian)池充電(dian)不足，導致電(dian)池容(rong)量(liang)大(da)幅度減小。另一方面，如果(guo)充電(dian)電(dian)壓過高(gao)，電(dian)池的循(xun)環壽命會大(da)大(da)縮短。

　　鋰離(li)子電池的過度充電還可能造成(cheng)設備的災難性故障。

　　滿足30mW目標

　　對(dui)于設計(ji)工程師來說，門檻突然被拔高了。不過，不妨回想一下一年多(duo)前(qian)，那時的情形與(yu)現在(zai)(zai)似乎并無二(er)致。當時，手機(ji)電(dian)源供應商(shang)設計(ji)出(chu)的恒壓/恒流(CC/CV)適配(pei)器/充(chong)電(dian)器大受(shou)贊譽(yu)。在(zai)(zai)待機(ji)模式下，這些適配(pei)器/充(chong)電(dian)器在(zai)(zai)120VAC時功耗(hao)為75mW，240VAC時為90mW，都滿(man)足美國環保署能源之星規范中(zhong)針(zhen)對(dui)這兩種輸入電(dian)壓制定的0.5W的要(yao)求。

　　雖然30mW是(shi)一項極(ji)具挑(tiao)戰性的要求(qiu)，不過飛(fei)兆半導體(ti)公司的第三代PSRPWM產(chan)品仍然能夠輕松滿足(zu)。飛(fei)兆半導體(ti)最(zui)新(xin)推(tui)出(chu)的FSEZ1317器(qi)件集(ji)成(cheng)(cheng)了一個700V功(gong)率(lv)MOSFET(1A)，可節(jie)省空間和(he)成(cheng)(cheng)本。其CV/CC容限從±10%緊縮至±5%，同時(shi)，外部(bu)電(dian)阻和(he)電(dian)容的數量從12個減少到了5個(3個電(dian)阻，2個電(dian)容)。

　　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，由于次級端元件會產生功耗，能效也受到不利影響。

　　對(dui)于(yu)需要外部MOSFET的設(she)計，工(gong)程(cheng)師(shi)可選(xuan)擇(ze)飛(fei)兆(zhao)半導體的FAN103PSR PWM控(kong)(kong)制器。在眾多解決方案供應商(shang)中，只有(you)飛(fei)兆(zhao)半導體提供有(you)獨立式＋集成式MOSFET PWM控(kong)(kong)制器選(xuan)擇(ze)。

　　飛兆半導體的I C產品(pin)擁有節能性能的關鍵原因在于它(ta)采用(yong)(yong)了(le)高壓(HV)啟動(dong)電(dian)路、專(zhuan)有綠色控制模式(shi)，以(yi)及(ji)專(zhuan)門(men)開發的TRUECURRENT技術，后者利用(yong)(yong)PSR控制反(fan)激式(shi)轉換器(qi)來(lai)調節輸(shu)出電(dian)流，無須次級(ji)反(fan)饋電(dian)路。該控制器(qi)使(shi)用(yong)(yong)模擬信號(hao)處理和(he)采樣技術，通(tong)過變壓器(qi)的初級(ji)端輔助繞組來(lai)調節輸(shu)出電(dian)壓/電(dian)流。利用(yong)(yong)這種方(fang)案(an)，充電(dian)器(qi)能夠獲得(de)比傳統電(dian)路設計更小的外形(xing)尺寸、更低的待(dai)機功耗和(he)更高的效率。