精密合金電阻在快充上的應用

充電器的核心是安全,一款安全的充電器,才能談得上放心,安心的使用。

快充為何需要過流保護

充電器中,主要的保護功能,除去防止器件出現熱擊穿的過熱保護,就是過流保護了。過流保護用於限制初次級流過的電流,由控制器實現,在初級用於限制輸出功率,防止初級開關管流過的電流過大,超過開關管安全執行區域,導致充電器初級器件損壞。

精密合金電阻在快充上的應用

次級的過流保護由協議晶片實現,用於輸出過流保護。通常USB PD供電的裝置,會按照報文給定的引數來調節輸入的最大電流,不會超過充電器報文的電流。但充電器內部次級側的過流保護功能還是有必要的,可以防止短路的線纜造成過熱或聯結器損壞等其他風險。

精密合金電阻在快充上的應用

圖為USB PD快充電路圖,紅框內的R12為初級電流取樣電阻,R7為次級取樣電阻,控制器透過檢測電阻上的壓降,計算出流過的電流。在電阻上的壓降超過閾值時,觸發保護動作,根據電流值選擇不同的保護功能。

取樣電阻有什麼種類

精密合金電阻在快充上的應用

在早期的充電器中,由於直插元件較多,電流取樣電阻通常為直插式,體積較大。在大型的充電器中,至今都在採用直插電阻進行電流取樣。採用直插式的電流取樣電阻也和生產工藝有關,這裡不對大型充電器生產工藝做過多介紹。

精密合金電阻在快充上的應用

而在小體積氮化鎵充電器中,除去變壓器和電容外,其他元件幾乎均為貼片元件。電流取樣電阻採用合金貼片電阻取代直插電阻,像其他的貼片元件一樣貼裝。實現更小的體積,更快的自動化生產,滿足新品上市鋪貨需求。

精密合金電阻在快充上的應用

貼片合金電阻相比傳統直插電阻,其貼片封裝可以與開關管等器件共用散熱,無需直插電阻注膠加固和導熱,減少工序。通常電阻在高溫下,阻值會變大,流過相同的電流,壓降升高從而導致充電器保護電流減小。同樣的工作電流觸發過流保護,造成打嗝等保護功能,影響高溫下的穩定輸出。取樣電阻和開關管共用散熱可以降低電阻溫升,防止電阻高溫下阻值偏移誤觸發保護。

值得一提的是,現代新型控制器,已經提高了取樣靈敏度,可以使用較小阻值的取樣電阻,降低電流在取樣電阻上的損耗,從而提高充電器的轉換效率。

貼片電流取樣電阻還分為合金電阻和陶瓷電阻兩種,合金電阻相比陶瓷貼片電阻具有更強的抗衝擊電流能力,不容易因為短路造成的過電流而損壞。

充電器

充電器中的PFC和反激電路,都需要用到精密合金電阻用於電流檢測及保護,以及輸出端過流檢測,也需要用到精密合金電阻。

精密合金電阻在快充上的應用

紅魔手機6Pro標配120WPD快充氮化鎵充電器

中,在輸出端過流檢測採用了一顆5毫歐的1206封裝合金取樣電阻,同時這款充電器的初級也採用了多顆合金取樣電阻進行電流檢測。

充電寶

除了在快充充電器中應用精密合金電阻,移動電源內部升降壓電路或者降壓也使用精密合金電阻進行電池端和輸出端的電流檢測,貼片電阻更加適合全部為貼片元件的移動電源內部使用。

精密合金電阻在快充上的應用

努比亞紅魔45W移動電源拆解

,圖片紅框內部兩顆精密合金取樣電阻,就是用於同步升降壓的輸入端和輸出端獨立的電流取樣,分別對輸入電流和輸出電流進行檢測。

精密合金電阻在快充上的應用

車充

小功率降壓車充內部通常採用器件內部整合的過流檢測,無需外接取樣電阻。大功率同步升降壓車充,內部採用兩顆精密合金電阻,進行輸入端過流保護和輸出過流保護。

精密合金電阻在快充上的應用

MOMAX摩米士63W1A1C車載充電器內建的同步升降壓電壓轉換電路

,使用了兩顆R005精密合金取樣電阻,用於同步升降壓控制器的輸入和輸出電流檢測。

戶外電源

戶外電源內部電池組容量較大,電池組的輸出電流也較大,通常不採用常規的檢測MOS管壓降的方法進行過流保護,而是使用獨立的電流取樣電阻,來實現精準的過流保護。

精密合金電阻在快充上的應用

羽博300W行動式儲能電源中就在保護板上使用了三顆精密合金取樣電阻

,用於輸出電流檢測。相比檢測MOS管壓降來說更加準確,受溫度影響小。

無線充

無線充內部通常也需要一到兩顆精密合金取樣電阻來檢測輸入端電流和無線充電輸入電流,用於輸入保護和無線充電的功率檢測。

精密合金電阻在快充上的應用

小米MIX4手機專用100W立式風冷無線充電器

,在輸入端使用了一顆1206封裝的5毫歐精密合金電阻,用於輸入端電流檢測。

此外,內建電量計的電池組,也在保護板上佈置了合金電阻,用於電池電流取樣。配合電量計晶片進行電池容量計算。通常手機和膝上型電腦的電池組都內建了電量計晶片。

電腦的顯示卡,筆記本的充電電路中,也是使用合金電阻進行電流檢測的。

充電頭網總結

精密合金取樣電阻是現代電子裝置不可或缺的重要元件,起到裝置中電流檢測或者保護功能的取樣。目前常見的取樣電阻從0805封裝到2512封裝均有,並且具有更大封裝或者使用多顆並聯,滿足大電流取樣需求。快充充電器及移動電源中主要應用為1206封裝,分別用於USB-C輸出端電流檢測,和電池端電流檢測。

順帶一提,快充測試儀中,也用到了精密合金電阻用於電流取樣。由於儀表的精度要求遠高於保護取樣精度,所以內部採用了高精度精密電阻。目前國產廠商已經計劃高精度合金電阻生產,將在數年內滿足需求。

精密合金電阻以體積小,精度高的優勢,在電腦,快充,電源等諸多場合都有應用。隨著充電器多功能化的發展,合金電阻的重要性將愈發凸顯。