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开关模式与线性充电拓扑的对比
发布时间:2021/9/27 17:48:00 来源:永阜康科技
传统上来说,手持设备都使用线性充电拓扑。该方法具有诸多优势:低实施成本、设计简捷以及无高频开关的无噪声运行。但是,线性拓扑会增加系统功耗,尤其是当电池容量更高引起的充电率增加的时候。如果设计人员无法管理设计的散热问题,这就会成为一个主要缺点。
当 PC USB 端口作为电源时,则会出现其他一些缺点。当今在许多便携式设计上都具有 USB 充电选项,并且都可提供高达 500mA 的充电率。就线性解决方案而言,由于其效率较低,可以从 PC USB 传输的“电能”量就被大大降低,从而导致了充电时间过长。
这就是开关模式拓扑有用武之地的原因。开关模式拓扑的主要优势在于效率的提高。与线性稳压器不同,电源开关(或多个开关)在饱和的区域内运行,其大大降低了总体损耗。降压转换器中功率损耗的主要包括开关损耗(在电源开关中)以及滤波电感中的 DC 损耗。根据设计参数的不同,在这些应用中出现效率大大高于 95% 的情况就不足为奇了。
当人们听到开关模式这个术语时大多数人都会想到大型 IC、大 PowerFET 以及超大型电感! 事实上,虽然对于处理数十安培电流的应用而言确实是这样,但是对于手持设备的新一代解决方案而言情况就不一样了。新一代单体锂离子开关模式充电器采用了最高级别的芯片集成,高于 1MHz 的使用频率以最小化电感尺寸。图 1 说明了当今市场上已开始销售的此类解决方案。该硅芯片的尺寸不到 4 mm2,其集成了高侧和低侧 PowerFET。由于采用了 3MHz 开关频率,该解决方案要求一个小型 1uH 电感, 其外形尺寸仅为:2mm x 2.5mm x 1.2mm (WxLxH)。
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