严格的CV/CC空载容限，30mW待机功耗手机充电器解决方案

　　做一个简单的数学计算，就很容易理解为什么政府机关和手机製造商突然之间都要积极地降低手机充电器的待机功耗：全球有超过40亿的手机用户，而其中大多数用户都习惯于即使在电池完全充满并拔掉手机之后，仍然让自己的充电器保持在连接的状态，因而会继续耗电。根据诺基亚的统计，行动设备使用期间所使用电量的2/3是在空载模式下消耗的。

　　对所有人而言，降低温室效应气体排放量和化石燃料消耗量是十分重要的，但除此之外，手机充电器解决方案还必须具有切实的优势，如合理的成本、易于设计、生产和可靠的品质。在这方面，快捷半导体可为设计人员提供各种相关的IC，这些产品利用该公司在整合度和封装领域的专业能力，在单一元件上整合了一个PWM控制器、一个MOSFET（如果需要的话）和多项保护功能，能够帮助製造商达到5星级的节能要求，也就是空载功耗不到30mW（只有业界平均功耗300mW的1/10）以及±5％的输出CV/CC容限，并且无需次级端控制电路。

　　严格的空载容限（Tolerances）

　　现在的手机用户有许多要求，包括大尺寸的触控式萤幕、数百万像素的相机、蓝牙及802.11的无线连结、全面的网路浏览、电子邮件和资料库的存取、GPS导航、音乐及影片下载，以及未来的行动数位电视。所有这些热门功能都需要使用电能。手机是以电池来供电的，而电池则可藉由各种不同的电源来充电，如汽车上的点烟器（电源转换器）、飞机座椅上的电源插座，还有笔记型电脑或桌上型电脑上的USB埠。

　　当然，最普遍的充电电源还是墙壁上的AC电源插座和通常被称为手机充电器的外置AC-DC电源转换器（adapter）（然而，这类设备大多数都不是真正的充电器。充电电路其实位于手机内部）。

　　手机充电时平均仅需要2W的功率，而笔记型电脑需要近100W，这也是手机充电器比笔记型电脑充电器小得多的塬因。儘管如此，由于全球手机用户多达40亿，而只有10亿人拥有PC，故降低功耗，即一般使用者所知道的待机功耗，或工程师所知道的空载功耗，已成为现今一项关键性的设计考虑事项。

　　採取一系列措施来提升效率和降低空载功耗的需求便是这些关注所带来的结果。其中最新且最严格的是由全球前五大手机厂商提出且是自愿性的充电器星级制协定（Star Rating System agreement），用以标识在充电完成之后，充电器仍插在墙壁插座上时的耗能量。该星级制从0星级开始，到最高的5星级。空载下额定待机功耗＞0.5W的充电器为0星级标章，待机功耗＜0.03W30mW）的为5星级（见表）。经由比较，大多数现有手机的待机功耗皆落在150～300mW範围之间。

　　这一点十分重要，有必要再次重申：要想获得5星级的标章，充电器必须达到30mW或更低的空载功耗（见表），这比能源之星（level V）的要求还低90％。

　　

　　严格的CV/CC容限的重要性

　　目前，小型可携式设备的电池都选择锂离子技术。这种技术的优势是在于其尺寸小、能量密度高、自放电小，而且在尺寸和形状方面具有极大的灵活性。锂离子电池一般适用于恆流／恆压（CC/CV）的充电方式；每种充电模式的时间长短取决于电池的容量和充电器的性能。

　　在最基本的形式下，即电池电压很低时，充电器进入恆流（CC）充电模式；这时大部分充电能量都传送给电池。一旦电池充电充到浮动电压（电池断开，零电流时，电池电压通常在4.2V左右），系统将开始减小充电电流，以保持所需的电压—这就是所谓的「恆压」模式。

　　虽然实现起来比较简单，但在对手机充电时，需要对浮动电压区进行精确的控制，才能获得最大电池容量，并延长电池使用时间。不精确的电池电压调节可能会使电池充电不足，导致电池容量大幅地降低。另一方面，如果充电电压过高，电池的週期寿命会大大地缩短。锂离子电池的过度充电还可能造成设备灾难性的故障。

　　满足30mW目标

　　对于设计工程师来说，门槛突然被拉高了。不过，不妨回想一下一年多前，那时的情形与现在似乎并无二致。当时，手机电源供应商设计出的恆压／恆流（CC/CV）配接器／充电器备受讚赏。在待机模式下，这些配接器/充电器在120VAC时功耗为75mW，240VAC时为90mW，都可满足美国环保署能源之星规範中针对这两种输入电压所规定的0.5W的要求。

　　虽然30mW是一项极具挑战性的要求，不过快捷半导体的第叁代PSR PWM产品仍然能够轻易地克服此一挑战。快捷半导体最新推出的FSEZ1317元件整合了一个700V功率MOSFET（1A），可节省空间和成本。其CV/CC容限从±10％紧缩至±5％，同时，外部电阻和电容的数量也从12个减少到剩下5个（3个电阻，2个电容）。

　　这种PSR PWM控制器可实现非常精确的CC/CV调节，且无需其他解决方案所需的次极端电压或电流回馈电路。对设计人员而言，在电池充电器应用中採用次极端回馈电路来进行CV/CC输出调节的传统方案已不再具有吸引力，因为其成本高，器件数目多，这意味着需要更多的板上空间和更大的充电器。此外，由于次级端元件会产生功耗，对效率也有负面的影响。

　　对于需要外部MOSFET的设计，工程师可选择快捷半导体的FAN103 PSR PWM控制器。在众多解决方案供应商中，只有快捷半导体可提供独立式＋整合式MOSFET PWM控制器的选项。

　　快捷半导体的IC产品拥有节能性能的关键塬因是因为它採用了高压（HV）启动电路、专有绿色控制模式，以及专门开发的TRUECURRENT技术，后者利用PSR控制返驰式转换器来调节输出电流，无需次级回馈电路。该控制器使用类比信号处理和採样技术，经由变压器的初级端辅助绕组来调节输出电压／电流。利用这种方案，充电器能够获得比传统电路设计更小的外形尺寸、更低的待机功耗和更高的效率。