Fuafuaga o le Fa'atumuina o le Mea Fa'atumu ma le Puipuiga o le Fa'aosofiaga
O le faʻateleina o masini eletise feaveaʻi—mai telefoni feaveaʻi ma tablets i masini IoT—o loʻo faʻateleina ai le manaʻomia o ni charger e vave, laʻititi, ma lelei. Peitaʻi, e ui i le manaʻoga mo le faʻatumuina vave, ae o le saogalemu o loʻo avea pea ma mea e sili ona taua. O se tasi o lamatiaga e masani ona le amanaʻiaina o le tafe vave (poʻo le tafe malosi), lea e mafai ona tupu i itu uma e lua o le charger. O tafega o le eletise e mafai ona mafua ai le vevela tele, faʻavavevaveina le faʻaleagaina o vaega, faʻaleagaina le maa, ma e oʻo lava i le lamatiaga o le afi. O le mea lea, o se mamanu lelei o le charger e tatau ona aofia ai le puipuiga o le tafe malosi ua mamanuina faʻapitoa—i le tulaga o le matagaluega, filifiliga o vaega, faʻatulagaga PCB, ma le fuafuaga faʻatonutonu.
Malamalama i le Fa'ateleina o le Taimi Nei i luga o le Chargers
O le oso fa'afuase'i o le eletise o se fa'ateleina fa'afuase'i o le eletise e sili atu nai lo le tulaga masani mo se taimi pu'upu'u. I totonu o masini fa'atumu eletise, e mafai ona tupu oso fa'afuase'i ona o ni nai tulaga:
1. Afe tafe pe a fa'apipi'i i le eletise (AC input)
A fa'apipi'i muamua se switching-mode power supply (SMPS) adapter i se AC source, o le input capacitor (bulk capacitor) e fa'amama pea. O lenei fa'atumuina muamua o le capacitor e mafai ona tosoina ai se eletise tele mo sina taimi. E le gata i lea, o le EMI filter ma le bridge rectifier circuits e fesoasoani fo'i i le fa'ateleina o le eletise.
2. Fa'ateleina ona o le fa'alavelaveina o le upega eletise
E mafai ona iai ni suiga i le eletise ona o le fesuia'iga o avega tetele, uila e lē tuusa'o, po'o le leaga o le tulaga o le fa'apipi'iina o le eletise. O le si'itia fa'afuase'i o le eletise e mafai ona fa'ateleina ai le eletise i nisi o vaega.
3. Fa'asolo i le itu e alu i fafo (DC)
A fa'afeso'ota'i le charger i se avega e tele sona capacitor (e.g. o se masini e tele lona input filtering) po'o se maa e maualalo tele lona voltage, e mafai e le tafe muamua o le charger ona oso a'e i tua atu o le mamanu masani.
4. Pu'upu'u le feso'ota'iga po'o se tulaga e le masani ai
O uaea ua faaleagaina, uafu palapala, po'o mea sese a le tagata fa'aoga e mafai ona mafua ai ni pa'u pupuu le tumau. A aunoa ma se puipuiga, o le a fa'ateleina tele le tafe o le eletise ma fa'aleagaina ai vaega o le eletise.
E taua le malamalama i le pogai o nei oso faafuaseʻi ina ia lē gata ina "faamaloloina ai faailoga" e le puipuiga, ae ia tapunia moni ai foʻi le avanoa e ono lamatia ai.
Mataupu Faavae o le Fuafuaga o le Puipuiga: Fa'alava ma Fa'ateleina
O mamanu malolosi o le puipuiga mai le osooso o le eletise e masani ona aofia ai le tele o vaega o le puipuiga. O lona uiga latou te le faalagolago i se vaega e tasi, ae o se tuufaatasiga o le puipuiga e le gaoioi, puipuiga e gaoioi, ma le puleaina o le firmware (pe a talafeagai). E le gata i lea, e tatau ona fuaina le puipuiga: o lona tulaga, taimi tali atu, aafiaga i le faatinoga o le faatumuina, ma taunuuga o le faagaoioia o le puipuiga e tatau ona iloa.
I se tulaga lautele, e mafai ona vaevaeina le puipuiga mai le osooso o le eletise i luga o masini fa'atumu i ni vaega se tele:
– Puipuiga o le itu e ulufale ai le AC (aʻo leʻi liua le DC)
– Puipuiga o le itu i fafo o le eletise DC (agai i le masini/maa)
– Puipuiga mai le vevela (auā o le tele o le tafe o le eletise e tutusa ma le tele o le vevela)
– Puipuiga o le fa'alogika/pulea e fa'atonutonu ai le tapula'a o le amataga vaivai ma le taimi nei
Puipuiga o le Si'itia i le Itu e Ulufale Mai ai (AC)
1. Fiusi ma le PTC
O le fiusi o se puipuiga faavae e puipuia ai faʻaleagaina matuia ma afi. Mo mea faʻapipiʻi, e masani ona tu le fiusi i le laina ulufale i tua atu o le fesoʻotaʻiga AC.
– E vave ona tali atu fiusi vave i tafega tetele, ae e faigofie ona pa i le taimi e tafe mai ai tafega tetele.
– O fiusi e fa'agesegese le pa/fa'atuai lemu e sili atu ona onosa'i i le oso fa'afuase'i mai le eletise ae e puipuia pea mai le soona malosi faifai pea.
E le gata i lea, e mafai ona faʻaaogaina fiusi PTC e mafai ona toe setiina (polyfuses) i nisi o laina mo se puipuiga e mafai ona toe faʻaleleia, e ui o latou uiga e sili atu ona fetaui mo tulaga e le ogaoga tele le soʻona tafe o le eletise.
2. Fa'atapula'aina o le Tafe Ulufale mai o le NTC
O se vaega masani lava mo le tete'e atu i le tafe mai o le eletise o le NTC thermistor. A malulu, e maualuga lona tete'e, ma fa'atapula'aina ai le tafe muamua. A fa'avevela e le tafe o le eletise, e pa'ū le tete'e, ma fa'aitiitia ai le leiloa o le eletise.
O lelei o le NTC o le faigofie ma le taugofie. O le le lelei, afai e masani ona fa'apipi'i ma tape le charger i totonu o se taimi pu'upu'u, e leai se taimi e malulu ai le NTC, ma fa'aitiitia ai lona a'afiaga e fa'atapula'aina ai le ulufale mai o le eletise. E taua tele lenei mea i tulaga fa'aoga moni.
3. Matagaluega o le Active Soft-Start (Fa'atapula'aina o le Inrush Active)
Mo ni mamanu sili atu ona lelei, e mafai ona ausia le fa'atapula'aina o le ulufale mai i totonu i MOSFET ma se pulea e fa'asolosolo malie ona fa'agaoioi le voltage. O lenei mea e iai le lelei o uiga e sili atu ona tutusa ma le mafai ona fa'atulagaina i mana'oga fa'apitoa, nai lo le fa'alagolago i le vevela e pei o se NTC. O le tele o SMPS fa'aonaponei e fa'apipi'i fo'i le galuega fa'atino soft-start i totonu o le PWM controller IC, ae e masani ona mana'omia ai se mafaufauga fa'aopoopo i le filifilia o le tau o le capacitor soft-start ma le puipuiga o le peak current.
4. Puipuiga o le Voltage Fa'afuase'i (MOV/TVS)
E ui o le autū autū o le oso a'e o le eletise, ae e masani ona mafua mai oso a'e o le eletise ona o oso a'e o le eletise. O le mea lea, e mafai e le MOV (Metal Oxide Varistor) i luga o le AC input ona mitiia oso a'e o le eletise. O le isi filifiliga o le TVS diode (e masani lava i le itu DC), ae e tutusa lava le mataupu faavae: "fa'apipi'iina" o le oso a'e e taofia ai mai le sosolo ma fa'aosofia ai le tele o le eletise.
Puipuiga o le Si'itia o le Malosiaga i le Itu o le Fa'aulufalega (DC)
1. Fa'atapula'aina o le Taimi Nei ma le Faiga o le Taimi Nei Tumau
O se masini fa'atumu lelei e fa'atinoina se tapula'a o le tafe e puipuia ai le tafe mai le sopo'ia o tapula'a saogalemu. E fa'aogaina e masini fa'atumu maa le algorithm CC-CV (Constant Current–Constant Voltage): o le uta muamua e setiina i se tafe tumau e tusa ai ma le fua fa'atatau, ona sui lea i se voltage tumau pe a latalata atu le maa i le gafatia atoa.
O lenei tapula'a o le eletise e taofia ai le oso a'e o le eletise i taimi e maualalo ai le maa po'o ni avega fa'afuase'i. E mafai ona aofia ai i fa'atinoga:
– Lagona le tete'e + fa'amalosi + pulea o le PWM
– IC charger ua i ai le fa'atonutonuina o le eletise ua tu'ufa'atasia
– Pulea fa'atekinolosi i nisi mamanu (atonu e iai se sao o nisi o pulea USB-PD)
2. OCP (Puipuiga o le Over-Current) ma le Puipuiga o le Pu'upu'u
I tua atu o le tapulaʻa masani o le tafe eletise, e manaʻomia se OCP e faʻagaoioia pe a tupu le tele o le tafe eletise ona o se mea e le masani ai (e pei o se taʻamilosaga puʻupuʻu). E masani lava, o le puipuiga o le a:
– tape le mea e alu i fafo (tape le loka),
– ulufale i le hiccup mode (ki ma tape soo),
– pe fa'asolosolo le tafe o le eletise (e pa'ū le tafe o le eletise pe a pa'ū le voltage).
E masani ona filifilia le faiga o le hiccup ona e faʻaitiitia ai le vevela masani pe a tupu se puʻupuʻu, aʻo tuʻuina atu ai i le masini se avanoa e toe faʻaleleia ai pe afai e naʻo sina taimi puʻupuʻu le puʻupuʻu.
3. Puipuiga i le eFuse po'o le Load Switch
Mo masini fa'aola fa'aonaponei (aemaise lava le USB-C/USB-PD), o le fa'aaogaina o le eFuse po'o le load switches e iai tapula'a o le eletise ua fa'ateleina lona lauiloa. O nei vaega e mafai ona:
– fa'atapula'aina tonu le tafe o le eletise,
– vave ona motusia le feso'ota'iga pe a pu'upu'u,
– seti le amataga vaivai i le itu e alu i fafo,
– puipuia mai le tafe fa'afeagai.
E talafeagai lenei fofo pe a e manaʻo i se puipuiga manino mai le faʻaulufalega e aunoa ma le mamanuina o se matagaluega tuʻueseese lavelave.
4. TVS Diode i le Output
E mafai ona tupu ni fa'aletonu i luga o le uaea o le output ona o le ESD (electrostatic discharge) po'o ni fa'aletonu o le plug/unplug. E fesoasoani TVS diodes e tete'e atu i le si'itia o le voltage e mafai ona fa'atupuina ai tafega e le masani ai i le downstream circuit.
Puipuiga o le Vevela o se Aafiaga o le Fa'ateleina o le Taimi Nei
E toetoe lava o taimi uma e faauigaina ai le faateleina o le faasalalauina o le malosiaga i totonu o MOSFET, diodes, transformers, po o sense resistors. O le mea lea, e tatau ona manatu i le puipuiga o le vevela o se vaega o le puipuiga o le surge.
O nisi auala:
– Tapunia fa'avevela o le IC o le pulea/charger.
– O le masini e iloa ai le vevela o le NTC e mata'ituina e le microcontroller po'o le charger IC.
– Fuafuaga fa'amekanika ma le pulega o le vevela: masini fa'avevela, ala apamemea lautele, vias fa'avevela, tu'uina o vaega vevela.
Afai e mamanuina lelei le masini fa'atumu, e la'ititi le tapula'a o le vevela ma e le lava ai le puipuiga na'o le eletise; e fesoasoani le puipuiga mai le vevela e puipuia ai le sola ese mai le eletise pe a vevela le siosiomaga.
Fuafuaga Fa'atino mo le Fuafuaga: Fuafuaina o Tapula'a ma Taimi Tali Atu
E tatau ona fuafuaina le puipuiga lelei e faʻavae i luga o tapulaʻa o le mamanu:
1. Tafe eletise masani (e.g. 3 A mo le USB-C 15 W, pe maualuga atu mo le fa'atumu vave).
2. E saogalemu pea le tafega aupito maualuga mo se taimi puupuu.
3. Taimi tali atu: le vave e tatau ona fa'agaoioia ai le puipuiga ina ia le sili atu le MOSFET/diode i le SOA (Nofoaga Fa'agaoioia Saogalemu).
4. Faiga toe fa'aleleia: toe fa'ata'ita'i otometi, fa'alavelave, tape le loka.
5. Fuafuaga a le tagata faʻaoga: o le a le tele o taimi e faʻapipiʻi/tape ai le uaea, pe tele se uaea e faʻaaogaina mo se taimi umi, pe tele se capacitor input a le masini faʻamoemoeina?
Aemaise lava mo le oso vave mai o le eletise, e taua tele le paleni o mea e lua: o le taofiofia o le oso vave e aunoa ma le mafua ai ona faaletonu le amataina o le eletise. O le soona fa'apipi'i tele o le limiter e mafai ona mafua ai ona "pa'ū le eletise," fa'aosofia ai le oscillation, pe mafua ai ona le manuia le feso'ota'iga a le USB-PD.
O le Matafaioi o le Fa'atulagaga PCB ma le Filifiliga o Vaega
E masani lava, e le manuia le puipuiga lelei i le fa'atulagaga ona o le le lelei o le fa'atulagaga. O nisi o manatu taua:
– O auala e tafe tele ai le vai e tatau ona pupuu ma lautele, ma ia manino le toe foʻi mai i le eleele.
– E tatau ona tu'u le resistor o le lagona e latalata i le IC fa'atonutonu ma fa'aaoga se feso'ota'iga Kelvin mo le sa'o o faitauga o le eletise.
– Vavae'ese auala fa'ailoilo laiti mai auala fesuia'i pisapisao e puipuia ai le fa'aosoina sese o le OCP.
– Ia mautinoa o tulaga fa'atulagaina o vaega: MOSFET ma SOA talafeagai, diodes/rectifiers ma surge ratings, ma capacitors ma le ripple current talafeagai.
E taua tele fo'i le filifilia o vaega. Mo se fa'ata'ita'iga, o le bridge rectifier ma le primary MOSFET i totonu o le SMPS e iai ni surge ratings fa'apitoa e tatau ona siakiina i le datasheet, ae le na'o le averesi o le current rating.
Su'ega ma le Fa'amaoniga o le Puipuiga
E le tatau ona na'o le "lagona saogalemu" o le mamanu puipuiga; ae e tatau ona fa'amaonia. O nisi o su'ega talafeagai:
– Fuaina o le tafe o le eletise i le taimi e fa'apipi'i ai i tulimanu eseese o le AC.
– Su'ega pu'upu'u i le eletise e alu i fafo: mata'ituina le tafe o le eletise, le vevela, ma le puipuiga.
– Su'ega fa'afuase'i o avega: suiga vave o avega mai le mama i le mamafa.
– Su'ega o le osooso/ESD e tusa ai ma tulaga fa'atonuina talafeagai (e fuafua i le sini o le tusipasi).
– Fa'asusu i le vevela: fa'ata'ita'i i le vevela maualuga e fa'amautinoa ai o lo'o aoga pea le puipuiga.
O fua fa'atatau i le fa'aaogaina o se su'ega o le eletise ma le fa'amaumauina o le vevela o vaega (thermocouple/thermal camera) e fesoasoani tele i le va'aia o "mea pupuu" e masani ona le vaaia i luga o se multimeter.
I'uga
O le mamanu o le charger faatasi ai ma le puipuiga mai le osooso o le eletise o se tuufaatasiga o le malamalama i mea e tutupu i totonu/osooso, filifilia o le topology puipuiga sa'o, ma le faatinoina lelei i le tulaga o masini ma le faatulagaga. O le puipuiga mai totonu e pei o fiusi, NTC, active soft-starts, ma MOVs e fesoasoani e tetee atu i osooso mai le grid eletise. O le puipuiga mai fafo e pei o le faatapulaaina o le eletise, OCP, eFuse/load switches, ma TVS e puipuia ai masini ma maa mai le tele o tafega e mafua mai i avega, shorts, po o transients i le taimi o le plugging ma le unplug. Ma le mea mulimuli, o le puipuiga o le vevela ma le su'ega mae'ae'a e faamautinoa ai le saogalemu atoatoa o le fofo i le faaaogaina moni.
A mamanuina lelei, o le puipuiga mai le oso aʻe o le eletise e lē gata ina puipuia ai le faaleagaina, ae faʻaleleia atili ai foʻi le faʻatuatuaina, le umi e ola ai le vaega, ma le talitonuga o le tagata faʻaoga i le lelei o le masini e faʻatumu ai le eletise—aemaise lava i le vaitaimi o le faʻatumuina vave o le eletise, lea e manaʻomia ai le malosi tele i afifi e faʻatupulaʻia le laiti.
