我們使用支持快充協(xié)議的電源適配器給數(shù)碼設(shè)備充電時(shí)，你可能并不會(huì)意識(shí)到，快充產(chǎn)品都經(jīng)歷了怎樣漫長(zhǎng)的進(jìn)化之路?？赡苣闶且晃粚?zhuān)業(yè)人士或發(fā)燒友，對(duì)快充協(xié)議的演進(jìn)有一些了解，在經(jīng)歷幾番混戰(zhàn)之后，最終，快充市場(chǎng)的格局被定格——USB PD 一統(tǒng)天下，但是只要承認(rèn) USB PD 的“法定貨幣”地位、接受被收編的命運(yùn)，其它快充協(xié)議依然可以活躍在自己的小王國(guó)里，收取授權(quán)費(fèi)。

但今天，筆者要跟大家聊一聊快充產(chǎn)品另一項(xiàng)技術(shù)的演進(jìn)——快充PWM控制技術(shù)。一直以來(lái)快充PWM控制器的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是輸出電壓可調(diào)，且可調(diào)電壓范圍較寬（最終的PD協(xié)議要求范圍為3-21V），而這些帶來(lái)的最大問(wèn)題就是PWM控制芯片VCC耐壓不足。常見(jiàn)的措施例如普通PWM控制器VCC增加線性LDO降壓，或者PWM芯片采用VCC高壓工藝等。但這些措施本質(zhì)上都是在做加法，增加線性LDO電路，增加了器件同時(shí)又增加了成本，電路也變得復(fù)雜，對(duì)待機(jī)功耗也產(chǎn)生了影響；芯片VCC采用高壓工藝，增加了IC的成本，同時(shí)VCC的濾波電容耐壓也會(huì)成倍提高，成本和器件體積會(huì)同時(shí)增加。

在當(dāng)下這個(gè)電子產(chǎn)品供大于求的環(huán)境下，成本競(jìng)爭(zhēng)已進(jìn)入了白熱化，特別是在適配器、充電器產(chǎn)品中，成本精細(xì)化程度可以說(shuō)是分毫必究，小功率的適配器、充電器成本已成為了產(chǎn)品生存的關(guān)鍵因素。這時(shí)就需要技術(shù)創(chuàng)新來(lái)打破僵局，在很多人都做加法設(shè)計(jì)的時(shí)候，筆者也看到了一些不一樣的產(chǎn)品，他們是在做減法設(shè)計(jì)，采用VCC自供電技術(shù)，省去VCC輔助繞組及其相關(guān)整流電路。

自供電技術(shù)早在多年以前，就已經(jīng)出現(xiàn)在高校的博士論文中，最初是以原邊反饋架構(gòu)（PSR）為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，采用源極驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)控制內(nèi)部源極驅(qū)動(dòng)管來(lái)進(jìn)行VCC充電。但因無(wú)VCC輔助繞組做反饋信號(hào)，只能采用浮地式設(shè)計(jì)，通過(guò)采樣主繞組中的反射電壓來(lái)控制電路進(jìn)行恒壓輸出。這樣的設(shè)計(jì)存在一個(gè)較大的系統(tǒng)劣勢(shì)，采用浮地設(shè)計(jì)后，系統(tǒng)中電壓動(dòng)點(diǎn)變多，EMI效果明顯較差，需要額外增加EMI濾波器件，另外原邊反饋架構(gòu)動(dòng)態(tài)效果較差，而且在快充協(xié)議中，多需要副邊反饋來(lái)進(jìn)行電壓申請(qǐng)，所以原邊反饋架構(gòu)的自供電方案并不合適做充電器及適配器類(lèi)產(chǎn)品。

為適應(yīng)市場(chǎng)需求，針對(duì)快充產(chǎn)品的特殊設(shè)計(jì)痛點(diǎn)，應(yīng)運(yùn)而生了副邊反饋?zhàn)怨╇婋p繞組方案。但自供電雙繞組方案仍然存在一些技術(shù)難點(diǎn)，主要存在待機(jī)功耗較大的問(wèn)題，難以滿(mǎn)足歐盟的六級(jí)能效要求。

如上圖自供電系統(tǒng)通過(guò)R1電阻給Q1功率管提供基極電流，經(jīng)過(guò)Q1放大電流通過(guò)D2給Vcc外接電容C2供電，而C2提供整個(gè)開(kāi)關(guān)電源控制芯片的工作電流，由于給C2供電時(shí)Q1管的基極電流只由R1提供，而為了考慮R1上損耗的問(wèn)題，R1通常選取MΩ級(jí)別電阻，因此Q1在給C2供電時(shí)處在放大區(qū)，并沒(méi)有飽和導(dǎo)通，所以Drain端電壓接近高壓輸入電壓，導(dǎo)致供電的損耗較大，難以做到六級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)。

Vin：輸入電壓；I_R1：R1上的電流，為Q1提供一部分基極電流；Ib_Q1：Q1管的基極電流，在導(dǎo)通時(shí)基極電流主要由驅(qū)動(dòng)提供，截止時(shí)R1給Q1提供較小的基極電流以使放大的Q1的IC電流給Vcc供電；Vgs_M2：源極驅(qū)動(dòng)管的Vgs電壓。

針對(duì)六級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)，需要采用特殊的VCC供電處理技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足待機(jī)功耗需求。在電源工作頻率較高時(shí)可以通過(guò)自舉供電保證VCC供電充足，但對(duì)于適配器或充電器等產(chǎn)品，存在空載工作模式，而空載時(shí)工作頻率通常較低，且原邊導(dǎo)通時(shí)間較短，因此單純的自舉供電方式無(wú)法滿(mǎn)足芯片工作電流的需求。在原邊導(dǎo)通時(shí)仍然采用自舉供電方式給VCC電容供電，但由于頻率低，一次自舉供電的電量無(wú)法維持芯片整個(gè)周期的消耗的電量，則多個(gè)周期后VCC電容會(huì)持續(xù)放電至欠壓保護(hù)，因此需要在輕載或空載時(shí)，一段時(shí)間內(nèi)計(jì)時(shí)開(kāi)啟高壓供電，以滿(mǎn)足芯片耗電需求。通過(guò)采用自舉供電和高壓供電相結(jié)合，可在降低空載待機(jī)功耗的同時(shí)，滿(mǎn)足VCC供電需求。

上述自供電技術(shù)已日趨完善，國(guó)內(nèi)外眾多芯片設(shè)計(jì)公司也在積極進(jìn)行專(zhuān)利布局，業(yè)內(nèi)也已有多家廠商推出了成熟產(chǎn)品，并已進(jìn)入量產(chǎn)階段。特別是一些國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)廠商，已走在行業(yè)前列，相信很多業(yè)內(nèi)人士對(duì)自供電雙繞組方案也都有所耳聞，就在去年的2018（冬季）中國(guó)USB PD快充產(chǎn)業(yè)高峰論壇上，就有一家廠商對(duì)其自供電雙繞組產(chǎn)品進(jìn)行了宣講介紹，有興趣的朋友可以點(diǎn)擊以下鏈接回顧了解。

此外，在上周剛剛結(jié)束的2019（秋季） USB PD＆Type-C亞洲展上，該廠商對(duì)其多款成熟的自供電雙繞方案進(jìn)行了介紹，助推了這項(xiàng)技術(shù)的普及應(yīng)用。隨著這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步完善，下游廠商將獲得更為高效節(jié)能、安全可靠且成本更低的快充產(chǎn)品解決方案，快充市場(chǎng)格局或?qū)橹淖儭９P者相信未來(lái)會(huì)看到更多的自供電技術(shù)產(chǎn)品出現(xiàn)在快充展會(huì)上，這項(xiàng)技術(shù)能否帶來(lái)行業(yè)技術(shù)革新，讓我們拭目以待。

2018（冬季）中國(guó)USB PD快充產(chǎn)業(yè)高峰論壇PPT下載：亞成微電子