PowerLab 笔记：AC/DC 电话及平板电脑充电器

很明显，智能手机与平板电脑时代已经改变了每个人的生活。然而电源设计人员可能是唯一注意到这些产品制造商还掀起了 AC/DC 适配器革命的人。毕竟没有人愿意把自己的小型智能手机插在硕大的电源上

还记得十年前这些庞大的“墙插式电源”吗？

除外形小巧外，充电器还必须尽量低成本、高效率。

就在几年以前，有人曾邀请我为一家大型售后配件制造商设计一款 5W 智能手机充电器。我尝试采用一款我们行业标准的低成本固定频率控制器来设计该充电器，但未能成功。尺寸要求结果只是我所面临的难题之一。满负载及空载条件下的功耗与整体解决方案成本需要一款新型控制器。在最初有人这样要求之后，其它类似的商机也开始有规律地涌现。经过几次不成功的尝试后，我就放弃了。

幸运的是 2012 年德州仪器 (TI) 推出了 UCC28700UCC28710 系列反激式控制器。最后，我有了设计 AC/DC 充电器所需的工具，设计出的充电器在尺寸、效率及成本上都可媲美或超越现有充电器。采用专门为自己的应用构建的控制器，可大幅简化电源设计。

Brian 演示 UCC28700 5W 适配器参考设计

该全新系列部件具有我非常需要的特性，包括：

• 支持更高效率的准谐振控制；
• 猝发模式工作；
• 可最大限度降低空载功耗的低启动电流；
• 一次侧调节无需光耦合器，可降低成本、缩小尺寸。

该适配器的设计并非看上去那么复杂。由于控制电池充电的器件实际所处的位置在电话或平板电脑内部，因此“充电器”一词可能有点用词不当。AC/DC 充电器实际上就是把 5 伏电压提供给 USB 端口的电源。

诀窍就是把它做小。我花了大量设计时间在互联网上“购买”尺寸尽量小而且又能满足所有设计需求的输入电容器、FET 及输出电容器。

最大限度提高效率不仅对满足最新效率标准要求很重要，而且也对最大限度缩小尺寸很重要。如果把 2.7W 的耗散放在 1 英寸的立方体内，外部环境温度就会提升 35 摄氏度。如果电源耗散超过该水平，就需要增大产品尺寸。这就解释了准谐振控制是一项重要特性的原因。

认真选择没有太大损耗的低价格 FET 非常关键。例如在 PMP8363 中，我从一个分销商网站上选择了标价 0.21 美元的 3.5 欧姆 FET。这是个很不错的起价，大批量客户通过直接购买应该还能够获得更低的价格。更不错的是这种 FET 在最大负载条件下，耗散不足 0.25W。

PMP8363 的效率图

以上效率图说明即便在 5V 输出电压下，准谐振控制也能实现超过 80% 的效率

下面是我和我的同事在 PowerLab 上发表的几项智能手机及平板电脑充电器参考设计：

• PMP8363 — 10W 方型平板电脑充电器；
• PMP8286 — 支持通用设备检测功能的 10W 方型平板电脑充电器；
• PMP4351 — 单片 PCB 上构建的 10W 平板电脑充电器；
• PMP8757 — 5W 方型智能手机充电器；
• PMP4335 — 单片 PCB 上的 5W 智能手机充电器；
• PMP4344 — 单片 PCB 上的 6W 智能手机充电器。

*注：如果您对汽车充电器有兴趣，我的同事在这里发了一个关于汽车充电器设计的帖子。