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您的完备移动电源解决方案-原理图|技术方案

接线图 2024年04月24日 17:30 111 admin

移动电源看似非常简单,就是由一个单电芯锂电池、一个升压转换器(采用不同的电池电压,并在输出端提供5V稳定电压)和一个连接充电便携设备的USB端口组成。仔细观察一下典型的移动电源,您可能会发现还有很多其它子系统:显示电池电量状态的发光二极管(LED)、在D +/ D-线路上与便携式设备通信的装置,或进行过热、过流检测的故障保护机制。整个系统很快变得复杂起来,许多不同的集成电路(IC)必须共同协作。

 

您的完备移动电源解决方案-原理图|技术方案  第1张


TI《在移动电源中实现输出电流感测和限制以及插件检测的参考设计(PMP9776)》一文解释说明了在所有组件一起工作的情况下,完备移动电源解决方案的工作原理。图1为框图,而图2展示了形状系数优化的印刷电路板(PCB)。让我们一起来看看其测试报告中这款参考设计的各方面说明。

您的完备移动电源解决方案-原理图|技术方案  第2张

图1:PMP9776 TI Design移动电源框图

 

您的完备移动电源解决方案-原理图|技术方案  第3张

图2:完备的PMP9776 TI Design解决方案尺寸非常小,且极易匹配移动电源的形状系数


移动电源的核心是升压转换器,其作用是将电池电压转换为用于便携式设备的5V。参考设计使用高度集成的TPS61236同步升压转换器以超过95%的功率向便携式设备提供高达2.4A的电源。如此高的功率确保该便携式设备可接收几乎所有的储存电能,并尽可能降低移动电源相对应的温升幅度(由于转换的功率损耗)2.5mm×2.5mm规格的集成电路实现了较小的总形状系数,允许使用容量更大的电池。最后,TPS61236还有恒定电流(CC)输出功能,这在负荷试图汲取过多电流的移动电源中尤其有用。恒定电流输出功能在安全电流条件下保持运行,并防止由其他限流措施造成温度过高的现象。


管理移动电源子系统的活动对保持电池的能级至关重要,避免将其浪费在内部功能上。该参考设计中包含一个MSP430™微控制器(MCU),其作为内务处理型MCU,用来优化移动电源的功耗。当MCU检测负荷较低时,它会关闭大部分子系统;待机状态下,移动电源仅消耗22A电量。为防止电池出现高放电电流,MCU会调整限流。当负荷电流发生变化时,MCU还会对输出电压做出小幅调整,从而提供一个稳压良好的输出。最后,MCU通过其集成的模数转换器(ADC)测量电池电压和温度。然后,MCU驱动LED来显示电池电压并监视温度,以保持移动电源处于安全工作范围。


TPS2514A USB充电端口控制器可以在各种各样的USB充电协议下工作,用于调解便携式设备的D +/ D-线路,以正确检测设备,并为设备充电。其采用小形晶体管(SOT)-23封装,使得集成电路具有简单而又廉价的特性,可以完成这一重要任务。


如此一来,便实现了一体式完备的移动电源设计,可满足您的各种需求。查看测试报告了解更多详细信息、波形和解释。


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-Si875x隔离型FET驱动器系列产品有效降低工业和汽车继电器
替代应用中的成本和复杂性-

-Silicon Labs(亦名“芯科科技”,NASDAQ: SLAB)日前推出了基于CMOS技术的突破性隔离型场效应晶体管(FET)驱动器家族产品,这使得开发人员能够使用自己选择的特定应用和高容量的FET去替代过时的机电继电器(EMR)和基于光耦合器的固态继电器(SSR)。新型Si875x系列产品是业内首款隔离型FET驱动器,设计旨在利用集成的CMOS隔离栅传输电源,这消除了通常所需的隔离的次级侧开关电源,减少了系统成本和复杂性。当与分立FET搭配时,Si875x驱动器提供业内一流的EMR/SSR替代解决方案,适用于电机和阀门控制器、HVAC继电器、电池监控、交流干线与通信交换机、HEV/EV汽车充电系统和其他工业和汽车应用等。

 

您的完备移动电源解决方案-原理图|技术方案  第4张

开发人员传统上在开关应用中使用EMR和基于光耦合器的SSR,并且这两种技术都有局限性。EMR是昂贵、慢速、笨重和产生噪声的,EMR的这些劣势导致SSR的使用上有两位数增长率,但是即使这样也面临诸多挑战。基于光耦合器的SSR有固有的限制,例如由于LED老化而导致更短使用寿命、更高温度时降低性能和可靠性、较差的噪声抗干扰性。另外,它们也只能选择受限的集成FET,进一步损害了性能、成本和功耗。

 

Silicon Labs基于CMOS的Si875x隔离型FET驱动器提供了更好的选择,能够为使用SSR或EMR的应用降低系统成本和功耗,增强系统性能。因为Si875x驱动器不使用LED或光学元件,它们提供整个使用寿命和温度范围的极佳稳定性。极小封装的Si875x器件提供完全无声的开关特性,这使得它们成为笨重EMR的理想替代解决方案,这些EMR通常受限于电子开关噪声、老化问题,以及量产带来的挑战问题。

 

Si875x器件通过使用标称10.3V、极低1mA输入电流和1.1ms响应时间来驱动FET门。增加输入电流到10mA可实现极快的94µs接通时间。独特的电源优化选项能够快速获得最大导通电流,然后一旦可选的外部电容放电时,静态保持电流最多可降低到最大导通电流的90%。灵活的2.25至5.5V的输入侧电压支持平滑连接到低功率控制器。Si875x驱动器也具有可选的米勒钳位能力,防止外部FET的意外开启。

 

Si875x器件具有2.5kVrms隔离等级,能够在整个工业和汽车级温度范围(高达+125℃)进行操作,设计符合严格的UL、CSA、VDE、CQC标准。多功能输入提供数字CMOS引脚控制(Si8751器件)或二极管仿真(Si8752器件),能够很好的适应目标应用,并且灵活的输出支持AC和DC负载配置。

 

Silicon Labs电源产品副总裁Ross Sabolcik表示:“凭借独一无二的将功能强大、可靠的基于CMOS的隔离技术和通过隔离栅传输电源整合的创新能力,Silicon Labs的Si875x驱动器为陈旧的EMR和基于光耦的SSR提供了不可或缺的替代解决方案。新型Si875x家族产品为开发人员选择应用所需的具有成本效益的FET提供了极大灵活性,也为最先进的固态开关带来最简单的迁移方案。”

 

Si875x隔离型FET驱动器系列产品优势特点
-业内首款基于CMOS的隔离型SSR解决方案,支持特定应用的FET。
-一流的噪声抑制能力,高可靠性和2.5kVrms隔离等级。
-高压条件下长使用寿命(1000V条件下可达100年)。
-高效开关:10.3V门电压,仅仅1mA输入电流。
-2.25至5.5V宽输入电压可实现节能。
-独特引脚特性可在功耗/开关时间之间优化权衡。
-米勒钳位防止外部FET意外开启。
-小型SOIC-8封装,集成了隔离和用于低功耗应用的功率电容器。
-AEC-Q100认证的汽车级器件选项。

 

价格和供货
Si875x隔离型FET驱动器样片现已供货,并且计划在2016年11月量产。Si875x器件支持小型SOIC-8封装、工业级(-40°C至+105℃)或汽车级(-40°C至+125℃)环境温度工作范围选项。在一万片采购量时,工业级器件单价为0.96美元起,汽车级器件单价为1.20美元起。Si8751-KIT(数字输入)和Si8752-KIT(LED仿真输入)评估套件现已供货,零售价均为39.99美元。


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