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助力 thinkplus 口红电源 ---- USB PD 充电器迷你身材原地满血 “秘密武器”

时间：2019-01-16 14:06来源：21Dianyuan

摘要：在thinkplus口红电源的背后，除了主打芯片之外，还存在一颗小而不可或缺的“秘密武器”——MPS公司的新一代同步整流器（SR），它短小而精悍，却是保证高效率和小体积的技术担当。

今年的口红有点“红”，不光故宫口红一夜刷爆朋友圈，几个月前同样是跨界，一个极小、极普适、超具人情味，且更具时尚潮流设计的单品 ——  thinkplus口红电源，也成为爆款，当然这不是真正的彩妆，而是披着彩妆的电源充电器。


为何它能迅速走红呢？答案仅需一个词 ---- “多能小巧”，体积仅0.063L，是目前市场上现有的65W功率USB-C快充电源中体积最小的。1杯咖啡的时间可充足办公3小时用电，效率相当给力。
那么，它是如何做到如此迷你小巧？又是如何实现如此高效率的呢？

在这个细节决定成败的时代，每个电子产品爆款的背后都有新一代技术突破的支撑，每个微小组成部件的技术进步都可助力产品升级，引出划时代佳作。

在thinkplus口红电源的背后，除了主打芯片之外，还存在一颗小而不可或缺的“秘密武器”—— MPS公司的新一代同步整流器（SR），它短小而精悍，却是保证高效率和小体积的技术担当。除了效率和体积担当，它还是节能担当 —— 可轻松满足美国 DoE VI 和欧盟CoC V5 Tier2 规范要求，集节能与高效于一身。
 
为配得上这“三大担当”的称号，MPS公司的新一代同步整流器（SR）一路斩关过将，突破技术壁垒！

“攻克”CCM，一举拿下 CrM、CCM 和 DCM 三大模式

 
图注：快速充电器中使用的反激式电源典型框图
 
在适配器启动或满载时，运行模式转为 CCM，为防止初级侧至次级侧击穿导致高压尖峰和潜在损坏，需快速关闭 SR。

此时，MPS “大将”采用调整 SR 开关 VG 电压“战术”，保持 MOSFET VDS 恒定。CCM 模式期间，随着电流的下降，驱动器 VG 电压也不断下降，直至 MOSFET 运行在线性工作区，当电压最终反向时，驱动器基于很低的 VG 电压快速关断，确保安全运行。加之，最大化 SR MOSFET 导通时间和最小化体二极管导通时间，还可实现最佳效率。如此一来，MPS 的 SR 控制器不仅可以支持 CCM 模式，还能支持 DCM 和 CrM 模式。

图注：MPS SR 控制器操作原理
 
“摆脱”MOSFET 封装电感影响
次级电流切换时总会有一些开关上升/下降时间，由输入/输出、变压器匝数比和电感来决定，MOSFET 封装电感也会影响次级电流的关断。

图注：受封装电感影响的各种关断波形
 
即使四面楚歌，各种夹击，也能多种战术结合，合理搭配：
• 选择 Qg 非常低的 SR MOSFET（以加速关断）。
• 在 SR MOSFET 上增加一个 RC snubber 吸收电路（以吸收反向电压尖峰）。
• 使用具有高关断电流的 SR 控制器。
• 增加变压器漏感以减慢关断时的次级电流 dI / dt（但会导致更高的初级MOSFET电压尖峰）
减缓初级 MOSFET 导通时的上升斜率（损失效率）。
• 使用较高 Vds 控制电压的 SR 控制器
• 在较高 Vds 控制电压下，MOSFET 可以进入更深的线性区，开在关关断之前 Vg 就能达到很低的水平，从而快速关闭。

“降服”振铃干扰
当 MOSFET 导通和关断时，PCB 布局和系统中产生的离散电感与元器件中的寄生电容会导致一些振铃。如果不能适应振铃造成的影响，轻则可能会使效率降低，重则会导致一些致命的问题。

图注：在消磁振铃期间潜在错误开启的 SR 波形
 
当次级电流下降到零时，初级开关电压 Vds 在变压器的主电感和 MOSFET Cds 之间会产生谐振，这个谐振电压会折射到次级侧。

由于 Vds 电压谐振的斜率总是远低于实际开关关断的斜率（得益于较大感量的主电感），因此 MPS 使用独特的可调斜率引脚来帮助确定何时副边 MOS 真正关断，以及何时是正常的 Vds 电压谐振。

“精兵简政”最小化BOM数量
将 SR MOSFET 集成到 SR 驱动器 IC 内部，创建紧凑的封装来替换肖特基二极管，无需对变压器进行任何更改，这种全新的设计最大限度地减少了 BOM 数量，将体积做到最小，如此完美的设计可谓称之为理想的二极管方案：

• 最小的BOM和电路板空间
• 高低侧无需辅助绕组，即可直接更换肖特基二极管
• 优化的集成门极驱动器
• 可针对不同功率等级和额定电压优化 MOSFET
• 灵活的SMT和通孔封装选项

突破重重关卡，MPS 新一代同步整流器让产品实现了更高的效率，更小的体积，成为 USB PD 快充的给力助攻。顺便给大家安利一下这款助力联想口红电源的SR--MP6908，未来 MPS 将打造一系列基于此 IC 的理想二极管方案。

 
图注：MP6908 控制器和低侧和高侧的理想二极管应用电路
 
结语
如今，在电池技术短期内不会有突飞猛进的前提下，快速充电适配器就成了手机、Pad和电脑解决续航问题的一个有效的解决方案。在这一大浪潮下，同步整流器技术也突飞猛进，想要打造更小更高能的适配器产品，就要选择更精悍更强劲的配件，MPS新一代同步整流器便是名副其实的隐形杀手锏。

文章原作者：Zhihong Yu & Walter Yeh
改编：Toffee Jia
 
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