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USB-C充电器很快将成为所有个人电子产品的通用充电器

USB Type-C

通用串行总线(USB)最初只是一种将外围设备连接到PC的通信协议,现已发展成为消费电子产品和移动设备的主要功率传输标准。随着USB Type-C支持的输出功率范围的扩大,以及根据正在制定的能效法规的技术倾向性来看,这种主导地位将会持续数年。

USB-C现在支持240W输出

2021年3月,USB开发者论坛(USB-IF)发布了USB Power Delivery 3.1版,新规范将USB-C电缆的最大传输功率从100W提高到了240W。这种扩展功率范围(EPR)意味着,USB-C很快就能为大多数游戏机和工作站笔记本电脑充电。消费者携带多种设备出行时,完全可以将大块头的笔记本电脑电源适配器留在家中,只需随身携带一个充电器,充电问题全搞定。

欧洲力推通用充电器

然后在2022年6月,欧盟立法机构同意了一项新立法,要求在欧盟销售的所有便携式电子设备都必须配备USB-C充电端口。到2024年,所有新的手机、平板电脑、数码相机、手持视频游戏机、头戴式耳机、耳塞式耳机、便携式扬声器、电子阅读器、键盘、鼠标和便携式导航系统都需要符合新法规。

为符合新的法规要求,充电功率高于60W的大型设备(如笔记本电脑)还需要额外升级硬件。因此,此类设备的最终生效期限延后至2026年。

另外还需配备一条新电缆

将高功率设备(100W - 240W)转换为USB-C充电不仅需要兼容的设备和充电器,还需要专用电缆。目前,常规USB-C电缆可支持高达60W的输出功率(输出电压和电压分别为20V和3A)。传输60W以上至100W的功率时,就必须使用5A电缆,其中包含一个内置芯片,用于检测它能安全处理的电流大小。这一直让消费者感到困惑,因为没有通用标识来区分5A电缆和3A电缆,这个问题直到今天仍未解决。

随着扩展功率范围(EPR)的推出,USB-IF一直在努力建立USB-C电缆的官方额定功率。该论坛在2021年9月发布了一系列新标识,将所有USB-C电缆分为60W和240W两类。经认证的电缆可以在外壳上印刷或刻上相应的标识,表明额定功率,或功率和数据速度(20Gbps/40Gbps)额定值的组合。

更强劲的充电器需要氮化镓(GaN)

扩展功率范围(EPR)的推出为厂商们带来了设计和生产新一代200+W USB-C充电器的热潮,而这场革命的关键半导体技术无疑是氮化镓(GaN)。对于30W的手机充电器而言,氮化镓所带来的小尺寸和热量减少优势似乎是一种奢侈。而对于220W的充电器而言,氮化镓所带来的便携性就变得至关重要,因为常见的硅芯片充电器的重量很容易超过0.91千克。

Power Integrations新扩容的InnoSwitch4-CZClampZero芯片组支持高达220W的适配器和充电器。由于内部集成750V PowiGaN开关,新推出的零电压开关反激式IC和有源钳位IC相结合,可满足最新的USB PD 3.1规范要求。

下载设计范例报告DER-957,了解如何使用InnoSwitch4-CZ、ClampZero和基于PowiGaN的HiperPFS-5功率因数校正IC设计出支持USB PD 3.1标准的130W笔记本电脑充电器。

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