通用串行总线（USB）充电现已成为小型电子产品的一种常见供电办法。许多新式消费类电子设备（例如：智能手机、平板电脑、电子阅读器等）的AC电源适配器/电池充电器的功率规模均为5到25W，而且都有一个USB规范A接口。5V适配器输出电压现已成为兼容PC/桌面端口充电和通讯的首选。现在干流的衔接办法是运用一条规范（mini或许Micro-B）USB线，而大多数状况下运用的却是非规范型衔接器。跟着人们对电池充电问题重视度的进步，旧式的“块儿砖式适配器”正变身为一种外形“酷”、分量轻、规划时髦而且安全绿色的充电器。除满意规范调理要求外，原始设备制造商还在不断打破适配器功率和空载功耗（待机功耗）方面的功用局限性。例如，各大首要移动电话充电器制造商现已共同推广五星（空载功耗小于30 mW）充电器功耗评级准则。这让广阔顾客能够愈加简单地比较和挑选那些能效高的充电器。
最近，人们在剧烈评论怎么规范化移动电话输入，以及怎么生产出一种能为一切手机充电的通用充电器。2006年，我国发布了一项新规则，旨在规范化墙上充电器及其衔接线。无独有偶，现在GSM协会（GSMA）也正领导拟定“通用充电处理计划”适配器计划，其方针是用micro USB接口移动电话供电。一般充电器要求供给5V±5%的电压，最小电流为850 mA，空载功耗小于150 mW。别的，它还有必要契合USB规划论坛（USB-IF）电池充电规范1.1（BC1.1）。*除便于顾客运用以外，规范化充电器还可削减很多的剩余充电器。别的，带有多个USB插孔的AC适配器，让顾客能够在无需运用很多专用充电器的状况下方便地为多种电子设备充电。一些高输出电流充电器还答应进行快速电池充电。比较约束电流500mA的规范USB 2.0端口，这是一个重要优势。人们关于这些改善功用的需求日益增加，一起适配器规划也越来越小型化，这些都让这种“黑匣子”中的热办理成为摆在广阔电源规划者面前的一道巨大难题。
电源架构
考虑到功耗巨细问题，图1所示反向拓扑结构因其简单性和低本钱成为咱们的首选。二次侧肖特基二极管整流器（图1a）的传导损耗，成为完成高功率、紧凑型适配规划的一个约束要素。例如，在一个典型5-V/3-A适配器中，满负载条件下二极管整流器自身的功率损耗便可到达总体系损耗的30%到40%（疏忽二次损耗对高一次侧损耗的归纳影响）。为输出（图1b）装置一个同步整流器（SR），能够进步转换器的总功率，而且由于发生的热量更少（适配器规划中至关重要），因而体系热办理愈加简单。
图 1 简化反向拓扑
*USB-IF BC1.2将充电电流规模从1.5A扩展至5A。
给经典反向拓扑增加一个SR并不杂乱，但却能够大大下降总体系功耗。这种办法可有用改动功耗电平，功耗跟着MOSFET技能的快速开展而不断下降。因而，同步整流现在适用于品种繁复的各种产品。SR的低功耗特性让规划人员能够运用一些体积更小的组件。这些组件具有更少的散热组件，然后完成下降拼装本钱、产品尺度和包装分量的一起进步功率密度。
请注意，假如答应SR MOSFET在空载/待机状态下开关，体系功耗功用可能会下降。除SR操控器IC所要求的静态功耗以外，SR-MOSFET开关功耗会成为完成最佳可行体系空载功用的约束要素。
绿色输出整流：满负载到空载
本文现在将为您介绍如 TI UCC24610TM绿色整流器操控器等IC怎么简化USB充电器规划，以及怎么完成满负载规模的高体系功率。图2显现了有和没有同步整流的一个反向转换器的简化体系波形。这些波形是某个操控计划所发生的成果，其直接检测MOSFET漏极到源极电压（VDS）。比较其他完成办法，例如：一次侧同步或许运用二次侧电流变压器完成的同步操控，这种操控办法在今日获得了广泛的运用。这种操控计划中，需让SR操控器的封闭阈值尽可能地挨近零，然后完成MOSFET通道的最大传导时刻。
图 2 运用肖特基二极管和SR-MOSFET输出整流的简化反向波形
咱们能够对反向转换器进行规划，让它能够依据终端运用要求作业在不同形式下。关于作业在接连导电形式（CCM）下的规划来说，变压器二次绕组的电流在一次侧MOSFET敞开曾经不会降至零，然后导致必定时刻的穿插导电。在这类转换器中完成同步整流后，一旦一次侧开关敞开SR MOSFET立刻就要封闭，这点极为重要。这样能够避免呈现反向导电，并操控额定功耗和器材应力。“绿色整流器”的同步功用检测到一次侧导通跃迁后，封闭SR MOSFET。图3描绘了SR门关断跃迁现在怎么遭到一次侧同步信号的操控，而不受VDS检测的操控。
如前所述，完成同步整流可能会下降轻载功率和空载功耗。轻载或许空载功耗的首要原因是SR-MOSFET开关和SR操控器IC偏置。“绿色整流器”成功地处理了这些问题，办法是：（1）运用一个主动轻载检测电路，在其导电时刻降至某个阈值以下时封闭SR MOSFET的门开关；（2）运用EN功用，让IC进入睡觉形式，消除静态功耗。轻载检测电路对每个开关周期的SR导电时刻和设定最小“导通”时刻（MOT）进行比较。当负载下降时，二次导电时刻短于MOT，且下一个SR门脉冲失效。运用操控器IC的EN功用，可完成进一步下降空载功耗。咱们能够运用一种MOSFET漏极电压的简易均衡电路，空载状态下让IC进入睡觉形式，然后将IC的偏置电流耗费约束在100 µA。运用这种办法，能够再下降10mW的空载功耗。进步空载功用的最终一步是增加一个低电流肖特基二极管，并与SR MOSFET并联在一起。
图 3 一次侧同步的典型 CCM 反向波形
例如，咱们运用两个操控器芯片组（TI UCC28610和UCC24610），为平板电脑终端运用规划一种3A额定电流的USB充电器。拜访本文结尾的网站地址，能够查看到这种充电器的参阅规划（PMP4305）。UCC24610十分适合于那些运用5-V反向开关形式电源的运用，而且能够作业在4.75到5.25 V规则USB电压规模内。因而，这种SR操控器直接偏置于转换器输出，无需在主电源变压器上装置辅佐绕组。这种操控器还答应运用两个消隐计时器的外部编程，避免导通和关断过渡期间检测到的VDS振铃引起SR伪触发。图4显现了满负载状态下PMP4305的典型功率级波形。%&&&&&%操控计划不受导通时VDS信号的严峻振铃所影响，由于可编程MOT计时器在此期间禁用了VTHOFF比较器。
图 4 PMP4305 满负载波形
图5显现了115V和230V AC线压状态下SR-MOSFET和肖特基二极管输出整流功率之间的比照状况。完成同步整流，可在满负载到约25%满负载规模内完成80%以上的功率。别的，在这一负载规模内，经过肖特基二极管整流可完成3到5个百分点的功率进步。
图 5 肖特基二极管与同步整流（SR）体系功率比照图
定论
消费类设备USB充电处理计划正遭到越来越多人的重视。具有多个USB接口的10W到25W充电器通用规范，可为多种设备供电，无需为每一种新的电子设备都装备一个新的墙上充电器。咱们需求运用一些高功率的AC/DC转换器，才干满意高密度小型适配不断开展的需求。如UCC24610“绿色整流器”等器材，能够协助进步AC/DC转换器功率，并完成高密度USB充电器规划。
