Atina'eina o le Charger ma le Malosiaga Sili Ona Lelei
O le manaʻoga mo masini eletise feaveaʻi—e pei o telefonipoto, komepiuta feaveaʻi, tablets, uati atamai, ma e oʻo lava i masini Initaneti o Mea (IoT)—ua avea ai masini e faʻatumu ai le eletise ma vaega o a tatou faiga masani i aso uma. Peitaʻi, i tua atu o lenei faigofie o loʻo i ai se mataupu e masani ona le amanaʻiaina: o le faʻaaogaina lelei o le malosiaga. O masini e faʻatumu ai le eletise e le gata ina faʻagesegese ai le faagasologa o le faʻatumuina, ae faʻaumatia ai foʻi le malosiaga i le tulaga o le vevela, faʻateleina ai le faʻaaogaina o le eletise, faʻapuʻupuʻu ai le ola o le maa, ma fesoasoani tele i le faʻasaʻolotoina o le kaponi. O le mea lea, o le atinaʻeina o masini e faʻatumu ai le eletise e sili ona lelei le faʻaaogaina o le malosiaga ua avea ma se taulaʻiga taua i le alamanuia faʻaeletoronika faʻaonaponei.
Aiseā e Tāua ai le Lelei o le Fa'aaogaina o le Charger?
O le lelei o le fa'aaogaina o le charger e fa'atatau i le tele o le malosiaga eletise mai le puna (soketi puipui po'o le uafu USB) e ulufale moni ma teuina i totonu o le maa pe a fa'atusatusa i le malosiaga e leiloa i le taimi o le fa'agasologa o le liua. O le maualuga o le lelei o le fa'aaogaina, o le itiiti foi lea o le malosiaga e fa'aumatia. I se tulaga lautele, o charger e maualuga le lelei e mafai ona ausia le lelei e sili atu i le 88–94% i lalo o nisi o tulaga fa'agaoioia, ae o charger taugofie po'o mamanu tuai e mafai ona maualalo tele, aemaise lava i lalo o avega mama (mo se fa'ata'ita'iga, pe a toetoe lava a tumu le masini).
E fesoʻotaʻi tuusaʻo foʻi le lelei o le faʻaaogaina o le eletise ma le vevela. O le tele o le vevela e lē gata o se faʻailoga o le maumau o le malosi, ae o se mea foʻi e faʻavavevave ai le faʻaleagaina o vaega, e aofia ai capacitors, MOSFETs, ma e oʻo lava i maa i totonu o masini o loʻo faʻatumuina. O le iʻuga, o masini faʻatumu lelei e masani ona sili atu ona tumau, saogalemu, ma sili atu ona lelei mo le siosiomaga.
O Mea Taua o Tekonolosi Fa'aonaponei mo le Fa'atumuina o le Afi
O masini fa'aola eletise fa'aonaponei e masani ona fa'aogaina se Switched-Mode Power Supply (SMPS), nai lo o le linear regulators o vaitaimi ua mavae. E galulue SMPS e ala i le "suia" vave o le eletise e fa'aaoga ai se transistor eletise, ona fa'aliliuina lea o le malosi e ala i se transformer maualuga-frequency, sosoo ai ma se fa'asa'oga ma se la'asaga fa'amama. O lenei auala e mafai ai ona la'ititi le tele ma sili atu le lelei, ae mana'omia le mamanu sa'o e fa'aitiitia ai le fesuia'iga ma le gau o le fa'aosofiaga.
E tele vaega autū e taulaʻi i ai le faʻafouga e faʻaleleia atili ai le lelei:
1. Fa'atulagaga o le fa'aliliuina o le eletise
2. Vaega o le semiconductor (MOSFET, diode, controller)
3. Pulega o le vevela ma le fa'atulagaga o le PCB
4. Feutana'iga o le malosiaga (fa'atumuina vave) ma le puleaina o le fa'atumuina
5. Faatinoga i lalo o le avega mama ma le faiga paie
Fa'asologa o Fa'aliliuga: Mai le Flyback i le LLC ma le GaN
Mo masini fa'atumu eletise laiti ma feololo, o lo'o tumau pea le lauiloa o le flyback topology ona o lona faigofie ma le taugofie. Peita'i, o flyback masani e iai tapula'a lelei pe a fa'ateleina le malosi. Mo le maualuga o le malosiaga e maua mai ai—e pei o le 65W–140W laptop chargers—o lo'o liliu atu kamupani gaosi oloa i topologies sili atu ona lelei e pei o le LLC resonant converters, active clamp flybacks, po'o tu'ufa'atasiga ma le PFC (Power Factor Correction) stage.
– E fa'aitiitia e le active clamp flyback le gau o le fesuia'iga e ala i le fa'aaogaina o le malosiaga e masani ona fa'aalu pe a tape le transistor, ma fa'ateleina ai le lelei ma taofia ai le EMI (fa'alavelave eletise).
– E mafai e le LLC resonant ona sui i lalo o tulaga o le “soft switching” (ZVS/ZCS), ma fa'aitiitia ai le gau o sui, aemaise lava i le malosi maualuga.
E le gata i le topology, o le isi aga tele o le faʻaaogaina lea o mea fou semiconductor.
O le Matafaioi a Semiconductors: GaN ma SiC
Mo le tele o tausaga, o semiconductors e faʻavae i le silicon (Si) sa avea ma tulaga masani. Peitaʻi, aʻo faʻateleina le lelei ma le maualuga o le malosiaga, sa tulaʻi mai le manaʻomia o vaega e mafai ona vave fesuiaʻi ma ni gau maualalo. O iinei e aʻafia ai le Gallium Nitride (GaN) ma le Silicon Carbide (SiC).
– E lauiloa tele le GaN mo masini fa'atumu eletise a tagata fa'atau ona e mafai ai ona maua ni suiga maualuga, ni transformer laiti, ma ni suiga maualalo. O le i'uga: o masini fa'atumu eletise e sili atu ona la'ititi, malulu, ma sili atu ona lelei.
– E sili atu ona taatele le SiC mo faʻaoga eletise e pei o taʻavale eletise, ae e tutusa lava le mataupu faavae: faʻaitiitia le leiloa o le eletise ma faʻateleina le faʻatuatuaina i le vevela maualuga.
Faatasi ai ma le GaN, e mafai e le au gaosi oloa ona mamanuina ni fa'atumu e 65W pe o'o lava i le 100W e laiti tele nai lo fa'atumu silicon masani, e aunoa ma le fa'aleagaina o le saogalemu.
Fa'asa'oga Fa'atasi: Fa'aitiitia o Mea Leiloa i le Vaega o le Fa'atinoina
I le itu i fafo, o se tasi o puna autū o le gau o le rectifier. O diodes masani e iai le pa'ū o le voltage i luma e fa'asalalauina ai le malosi e pei o le vevela. Mo le fa'aleleia atili o le lelei, o le tele o chargers fa'aonaponei e fa'aogaina le synchronous rectification, e sui ai diodes i MOSFET e pulea lelei, ma i'u ai i le maualalo o le conduction losses.
I tafega maualuluga, e taua tele lenei eseesega. E oo lava i ni nai pasene o le faʻaleleia atili o le lelei e mafai ona faʻaitiitia ai le vevela ma faʻaleleia atili ai le gaosiga faifai pea e aunoa ma le faʻaitiitia o le vevela.
Fa'asa'oga o le Power Factor ma le Lelei o le Faiga
Mo masini fa'atumu eletise e maualuga atu le malosi, e le gata ina fuaina le lelei o le eletise e ala i le DC output ae fa'apea fo'i i le lelei o le eletise e maua mai le feso'ota'iga AC. E fesoasoani le PFC e fa'aleleia atili le power factor ina ia sili atu ona fetaui lelei le tafe o le eletise ma le voltage AC, e fa'aitiitia ai le leiloa o le eletise ma fa'aitiitia ai le harmonics.
E tele tulaga fa'avaomalo e mana'omia ai le PFC mo nisi o mea fa'apipi'i eletise. O le fa'atinoina lelei o le PFC e lagolagoina ai le lelei lautele ma fa'aitiitia ai le avega i luga o fa'apipi'iga eletise, aemaise lava i siosiomaga e tele ai masini feso'ota'i.
Pulea o le Fa'atumuina ma le Polokalama Fa'atumuina Vave
O le fa'aogaina lelei e le gata ina fa'ateleina ai le malosi o le eletise i le maualuga e mafai ai. E tatau i masini fa'atumu eletise fa'aonaponei ona mafai ona fetu'una'i le malosi e tusa ai ma tulaga o le maa. O le faiga o le fa'atumuina o le lithium-ion e masani ona ui atu i se vaega o le tafe tumau (CC) sosoo ai ma se vaega o le voltage tumau (CV). I le vaega mulimuli, e fa'aitiitia le tafe e puipuia ai le soona fa'atumuina.
I le itu o le protocol, o tulaga faatonuina e pei o le USB Power Delivery (USB-PD) ma isi fesuiaiga vave o le faʻatumuina e mafai ai ona faʻafetaui lelei le voltage ma le tafe o le eletise. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le auina atu o se voltage maualuga atu (9V, 15V, poʻo le 20V) e mafai ona faʻaitiitia ai le tafe o le eletise mo le malosiaga tutusa, ma faʻaitiitia ai le leiloa o le I²R i uaea ma fesoʻotaʻiga. Peitaʻi, e manaʻomia ai le puleaina lelei o le vevela, aua o le liua o le voltage i totonu o le masini e faʻatupuina ai foʻi le vevela.
O se aga fou o le PPS (Programmable Power Supply) i totonu o USB-PD, lea e mafai ai ona fa'atulaga lelei atili le voltage. E mafai e le PPS ona fesoasoani e fa'aleleia atili le lelei o le faiga aua e maua e le masini se voltage e latalata i mana'oga o lana converter i totonu, ma fa'aitiitia ai le conversion losses.
Lu'itau o le Avega Mama ma le Fa'aaogaina o le Fa'atalitali
O se tasi o itu e masani ona le amana'iaina o le fa'atinoga i lalo o avega mama: pe a toetoe lava a tumu se masini pe tu'ua se mea e fa'atumu ai le eletise e aunoa ma se avega. I lalo o nei tulaga, e tele SMPS e o'o i le fa'aitiitia o le lelei ona ua le toe o'o le fesuia'iga i lona tulaga sili ona lelei.
O tulafono faatonutonu o le malosiaga i atunuu eseese e faʻamalosia ai le faʻaitiitia tele o le faʻaaogaina o le eletise i le taimi e faʻatali ai, mo se faʻataʻitaʻiga, i lalo ifo o le 0,1W poʻo le 0,2W mo nisi o mea faʻapipiʻi. O le ausiaina o lenei mea e manaʻomia ai le mamanu atamai o le pulea: ulufale i le burst mode, skip cycle, poʻo le sleep mode aʻo faʻatumauina pea le mautu ma le saogalemu o le output.
Fa'atulagaga o le PCB, Meafaitino, ma le Pulega o le Vevela
E mafai ona maualuga le lelei i le teorema, ae i le faatinoga e mafai ona faaitiitia ona o le mamanu faaletino e le lelei tele. O ala PCB e matua vaapiapi tele e faateleina ai le tetee, o le faatulagaga le lelei e faateleina ai le EMI, ma o le filifiliga le lelei o vaega e le gaoioi (inductors, transformers, capacitors) e faateleina ai le leiloa.
E tāua fo'i le puleaina o le vevela. E maua pea le vevela e ala i masini fa'atumu lelei, ae itiiti ifo. O le tufatufaina atu o le vevela e ala i masini fa'amafanafana laiti, masini fa'amafanafana, masini fa'apipi'i, po'o mamanu o le pusa e lagolagoina ai le convection ma le radiation e mafai ona tausia ai le vevela o vaega i se tulaga saogalemu. O le maualalo o le vevela o lona uiga o uiga mautu o vaega ma se umi o le ola.
Tulaga Fa'atonuina ma le Fa'amaoniga o le Saogalemu
O le atina'eina o le charger e le gata ina taula'i i le lelei o le fa'aaogaina ae fa'apea fo'i i le tausisia o tulaga fa'atonuina o le saogalemu ma le saogalemu o le eletise. O fa'amaoniga e pei o le IEC/EN 62368-1, CE, FCC, ma tulaga fa'atonuina o le lelei o le fa'aaogaina e pei o le DOE Level VI po'o le CoC Tier 2 e fai ma fa'ailoga. O charger e ausia nei tulaga fa'atonuina e masani ona i ai le lelei o le insulation, puipuiga mai le overvoltage/overcurrent, puipuiga mai le vevela, ma mamanu e fa'aitiitia ai le lamatiaga o le tafe o le eletise.
E tatau ona o faatasi le lelei atoatoa ma le saogalemu. O vaega e faʻamalosia e faʻagaoioia i o latou tapulaʻa e aunoa ma se faʻatapulaʻaina e mafai ona matautia, aemaise lava i siosiomaga vevela ma le vevela maualuga.
Le Lumanai: Atamai, Tele Atu Chargers Lautele
I le agai i luma, o le atinaʻeina o masini faʻatumu ma le faʻaaogaina sili ona lelei o le malosi o le a taitai atu ai i ni nai aga masani:
1. Fa'aaogaina lautele o le GaN mo le eletise e 30–240W, e aofia ai le USB-C PD aupito lata mai.
2. Fa'atumuina atamai i le tele o uafu, lea e vaevaeina fa'afuase'i le eletise e tusa ai ma mana'oga o le masini.
3. O le feso'ota'iga o le sensor ma le telemetry, e mafai ai e le charger ona mata'ituina le vevela, lelei o le uaea, ma fetu'una'i le output e fa'aitiitia ai mea e leiloa.
4. O le fa'aogaina lautele o le USB-C, e fa'aitiitia ai le fa'ama'imauina o mea fa'aeletoronika auā e mafai ona fa'aogaina le tasi le charger mo le tele o masini.
5. Fa'aleleia atili mai le amataga i le i'uga, e le gata i le lelei o le adapter, ae fa'apea fo'i ma uaea, feso'ota'iga, ma converters i totonu o le masini.
I'uga
O le atina'eina o se fa'atumuina o le eletise e sili ona lelei le fa'aogaina o le malosi o se taumafaiga e tele vaega e aofia ai le filifilia o le fa'atulagaga sa'o o le converter, fa'aaogaina o semiconductors fa'aonaponei e pei o le GaN, fa'atinoina o le fa'asa'oga fa'atasi, pulega lelei o le vevela, ma le lagolagoina o polokalame fa'atumu vave e pei o le USB-PD PPS. O le lelei e sili atu nai lo na o se numera i se fa'amatalaga; e feso'ota'i ma le saogalemu, faigofie, umi o le masini, ma le a'afiaga i le siosiomaga.
Faatasi ai ma le faaauauina o le faafouga, o le a laiti ai masini e faʻatumu ai le eletise i le lumanai, vave, ma sili atu ona faʻasaoina le malosi—e fesoasoani ai i tagata faʻaoga aʻo lagolagoina le faʻaaogaina atili o le eletise ma le faʻaeteete i le lalolagi atoa.
Afai e te manaʻo ai, e mafai foʻi ona ou fetuʻunaʻia lenei tusiga i se tulaga patino (e pei o se faʻatumu telefoni e 45W, se faʻatumu komepiuta feaveaʻi e 100W, poʻo se faʻatumu taʻavale eletise), pe faʻaopoopo ni faʻamatalaga masani ma faʻataʻitaʻiga o mamanu mo au manaʻoga galuega/suʻesuʻega.
