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精密合金电阻在快充上的应用有哪些?

2021-10-11 充电头网 阅读:
精密合金取样电阻是现代电子设备不可或缺的重要元件,起到设备中电流检测或者保护功能的采样。目前常见的采样电阻从0805封装到2512封装均有,并且具有更大封装或者使用多颗并联,满足大电流采样需求。快充充电器及移动电源中主要应用为1206封装,分别用于USB-C输出端电流检测,和电池端电流检测。

充电器的核心是安全,一款安全的充电器,才能谈得上放心,安心的使用。9lHednc

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快充为何需要过流保护

充电器中,主要的保护功能,除去防止器件出现热击穿的过热保护,就是过流保护了。过流保护用于限制初次级流过的电流,由控制器实现,在初级用于限制输出功率,防止初级开关管流过的电流过大,超过开关管安全运行区域,导致充电器初级器件损坏。9lHednc

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次级的过流保护由协议芯片实现,用于输出过流保护。通常USB PD供电的设备,会按照报文给定的参数来调节输入的最大电流,不会超过充电器报文的电流。但充电器内部次级侧的过流保护功能还是有必要的,可以防止短路的线缆造成过热或连接器损坏等其他风险。9lHednc

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图为USB PD快充电路图,红框内的R12为初级电流取样电阻,R7为次级取样电阻,控制器通过检测电阻上的压降,计算出流过的电流。在电阻上的压降超过阈值时,触发保护动作,根据电流值选择不同的保护功能。9lHednc

取样电阻有什么种类

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在早期的充电器中,由于直插元件较多,电流取样电阻通常为直插式,体积较大。在大型的充电器中,至今都在采用直插电阻进行电流取样。采用直插式的电流取样电阻也和生产工艺有关,这里不对大型充电器生产工艺做过多介绍。9lHednc

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而在小体积氮化镓充电器中,除去变压器和电容外,其他元件几乎均为贴片元件。电流取样电阻采用合金贴片电阻取代直插电阻,像其他的贴片元件一样贴装。实现更小的体积,更快的自动化生产,满足新品上市铺货需求。9lHednc

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贴片合金电阻相比传统直插电阻,其贴片封装可以与开关管等器件共用散热,无需直插电阻注胶加固和导热,减少工序。通常电阻在高温下,阻值会变大,流过相同的电流,压降升高从而导致充电器保护电流减小。同样的工作电流触发过流保护,造成打嗝等保护功能,影响高温下的稳定输出。取样电阻和开关管共用散热可以降低电阻温升,防止电阻高温下阻值偏移误触发保护。9lHednc

值得一提的是,现代新型控制器,已经提高了采样灵敏度,可以使用较小阻值的取样电阻,降低电流在取样电阻上的损耗,从而提高充电器的转换效率。9lHednc

贴片电流取样电阻还分为合金电阻和陶瓷电阻两种,合金电阻相比陶瓷贴片电阻具有更强的抗冲击电流能力,不容易因为短路造成的过电流而损坏。9lHednc

充电器

充电器中的PFC和反激电路,都需要用到精密合金电阻用于电流检测及保护,以及输出端过流检测,也需要用到精密合金电阻。9lHednc

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红魔手机6 Pro标配120W PD快充氮化镓充电器中,在输出端过流检测采用了一颗5毫欧的1206封装合金取样电阻,同时这款充电器的初级也采用了多颗合金取样电阻进行电流检测。9lHednc

充电宝

除了在快充充电器中应用精密合金电阻,移动电源内部升降压电路或者降压也使用精密合金电阻进行电池端和输出端的电流检测,贴片电阻更加适合全部为贴片元件的移动电源内部使用。9lHednc

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努比亚红魔45W移动电源拆解,图片红框内部两颗精密合金取样电阻,就是用于同步升降压的输入端和输出端独立的电流采样,分别对输入电流和输出电流进行检测。9lHednc

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台电 X20Pro移动电源使用一颗精密合金电阻用于电池端电流检测,同时还起到输出过流保护功能。9lHednc

车充

小功率降压车充内部通常采用器件内部集成的过流检测,无需外置取样电阻。大功率同步升降压车充,内部采用两颗精密合金电阻,进行输入端过流保护和输出过流保护。9lHednc

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MOMAX摩米士63W 1A1C车载充电器内置的同步升降压电压转换电路,使用了两颗R005精密合金取样电阻,用于同步升降压控制器的输入和输出电流检测。9lHednc

户外电源

户外电源内部电池组容量较大,电池组的输出电流也较大,通常不采用常规的检测MOS管压降的方法进行过流保护,而是使用独立的电流取样电阻,来实现精准的过流保护。9lHednc

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羽博300W便携式储能电源中就在保护板上使用了三颗精密合金取样电阻,用于输出电流检测。相比检测MOS管压降来说更加准确,受温度影响小。9lHednc

无线充

无线充内部通常也需要一到两颗精密合金取样电阻来检测输入端电流和无线充电输入电流,用于输入保护和无线充电的功率检测。9lHednc

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小米MIX4手机专用100W立式风冷无线充电器,在输入端使用了一颗1206封装的5毫欧精密合金电阻,用于输入端电流检测。9lHednc

此外,内置电量计的电池组,也在保护板上布置了合金电阻,用于电池电流采样。配合电量计芯片进行电池容量计算。通常手机和笔记本电脑的电池组都内置了电量计芯片。9lHednc

电脑的显卡,笔记本的充电电路中,也是使用合金电阻进行电流检测的。9lHednc

充电头网总结

精密合金取样电阻是现代电子设备不可或缺的重要元件,起到设备中电流检测或者保护功能的采样。目前常见的采样电阻从0805封装到2512封装均有,并且具有更大封装或者使用多颗并联,满足大电流采样需求。快充充电器及移动电源中主要应用为1206封装,分别用于USB-C输出端电流检测,和电池端电流检测。9lHednc

顺带一提,快充测试仪中,也用到了精密合金电阻用于电流采样。由于仪表的精度要求远高于保护采样精度,所以内部采用了高精度精密电阻。目前国产厂商已经计划高精度合金电阻生产,将在数年内满足需求。9lHednc

精密合金电阻以体积小,精度高的优势,在电脑,快充,电源等诸多场合都有应用。随着充电器多功能化的发展,合金电阻的重要性将愈发凸显。9lHednc

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