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标题: 便携式笔记本车载适配器方案简介 [打印本页]

作者: admin 时间: 2015-4-27 21:14
标题: 便携式笔记本车载适配器方案简介
随着消费类电子产品的高速发展和普及，以山寨笔记本、上网本、EPC等为代表的便携式笔记本成为注重移动性，便携性需求的移动办公或娱乐用计算机首选设备；便携式笔记本以其高性价比、高娱乐性、无线上网、移动办公、室外作业等优异性能，在办公、生活娱乐、便携式电子设备等领域正在不断得到更大规模的普及和应用。

考虑到便携式笔记本的移动性能，当在室外、野外等特殊环境下长时间使用时，除了提高便携式笔记本自备电池的续航能力外，还必须有合适的外接电源；随着家用汽车的普及，汽车蓄电池成为便携式笔记本室外供电的理想电源；由于常规便携式笔记本的输入供电电压不完全一致（山寨笔记本，EPC，常规笔记本大多在16V ~ 20V之间不等，上网本大部分为12V，不同品牌，不同厂家有差异），但是常规汽车蓄电池电压轿车为12V，卡车为24V，考虑到汽车蓄电池充满电和亏电的因素，一般轿车蓄电池电压在10V ~ 14.5V之间，卡车蓄电池电压在20V ~ 28V之间；因此，汽车蓄电池无法通过点烟器插头直接给便携式笔记本供电，必须经过电压变换，这就需要高转换效率、高输出功率（大多数在30W~90W之间）、高可靠性、环保节能、高性价比、小体积的直流电压转换方案，即便携式笔记本车载适配器方案。

便携式笔记本车载适配器既要考虑到电压匹配（根据实际笔记本供电需求不同，汽车蓄电池电压不同，电压转换可能需要升压Boost、降压Buck、升降压Buck-Boost等不同的拓朴结构），又要兼顾到汽车蓄电池的恶劣环境（瞬态尖峰毛刺电压，发动机噪声干扰，EMI等），同时还必须保证有足够的输出功率（一般便携式笔记本7~10英吋屏输入功率30W~50W左右，10~15英吋屏输入功率50W~90W左右）。

常规便携式笔记本车载适配器方案简介如下：

[1] 逆变器DC/AC+AC/DC适配器

优点：这个方案是在没有其它更好方案的情况下不得已的选择，由于AC/DC部分为便携式笔记本标配的交流适配器，因此可以直接与常规的汽车逆变器输出的220V交流电连接；

缺点：整体上系统比较复杂，成本较高；因为经过两级电源转换，总的系统变换效率非常低（总的最高效率也不超过60%），燃油经济性很差，极大的浪费能源，不划算。

其中DC/AC部分，目前市场上销售量最大、最常见的车载逆变器的输出功率为70W－150W之间，逆变器电路中主要采用TL494或KA7500芯片为主的脉宽调制电路。这个方案的主要实现方式是把车载电瓶的电压由DC12V或者DC24V直接转变成AC220V，然后再通过AC/DC Adapter给笔记本等供电。车载逆变器可分为正弦波输出和方波输出两种。

正弦波输出优点是：可提供不间断的高质量交流电，可适用任何负载。缺点是：其技术要求及电路结构比较复杂，成本较高。方波输出的优点是：其技术要求低，体积小，电路简单，价格低。

[2] 用反激式（FLYBACK）开关电源拓朴结构实现的适配器

图一PWM controller + MOSFET实现FLYBACK 示意图

优点：通过简单的系统设计，可以方便的实现降压、升压、升降压的变换。

缺点：由于系统需要外加功率开关管和开关变压器，开关频率也比较低（一般在30Khz~65K之间），整个系统相对来看，电路比较复杂、体积比较大、集成度不高（外围需要比较多的分立器件）、转换效率也不高（一般输出50W左右功率时，效率最高到80%左右）；总体来讲，系统功率密度较低、体积较大不利于便携、性价比不高。

[3] Boost PWM Controller + MOSFET 车载适配器

图二PWM Controller + MOSFET实现BOOST功能示意图

优点：根据外围连接方式的不同，可以方便实现升压拓朴、升降压拓朴的应用。

缺点：由于外置功率管上的电压、电流、温度不受控，且工作在高温大电流状态，影响系统的长期可靠性因素较多，要确保系统安全可靠，需要额外增加辅助电路来实现；比如说：过压保护OVP、过流保护OCP、过热保护OTP等结果会造成电路复杂，系统成本增加，效率降低等不利因素。

[4] XLSEMI便携式笔记本车载供电的系列方案：

上海芯龙半导体有限公司长期专注于耐高压、高效率、大电流、高可靠性、高性价比单片开关电源集成电路的研究开发，针对便携式笔记本车载适配器方案，XLSEMI提供业界领先技术水平的一系列成熟、高效率、高性价比、高功率密度、高可靠性的单片大功率集成电路解决方案。

1、升压（Boost）拓扑结构：

这种拓朴结构能够直接把轿车的车载12V的电源升压到笔记本所需的16V~20V电压，输出电流能力2A~5A，参考示意图如下：

图三XL6010/XL6011实现BOOST功能示意图

特点：(1) 系统结构简单，设计方便灵活，可以达到很高的效率（50W输出时高达93%）。

(2) 由于大功率开关管内置，功率管的电压，电流，温度都受控；同时，芯片内置软启动电路、环路频率补偿电容、内部固定频率、全内置过压保护、过流保护、过热保护等电路，芯片的可靠性，安全性大大提高，外围器件很少，系统体积小，高功率密度，高性价比。

3、降压（Buck）拓朴结构

当要求只通过卡车24V蓄电池取电给便携式笔记本或其他车载电子设备供电时，仅需要单纯降压就好了；XL4005/4012 降压应用电路（VIN=20V~30V ，VOUT= 12V/16V/19V）

图四 XL4005/4012实现BUCK功能示意图

特点：（1）全内置型单片高电压、高频率、高效率、大电流、高可靠性、高性价比集成电路。

（2）系统设计简单、方便灵活、高功率密度。

（3）常规的过流保护，过热保护，输出短路保护都内置。

（4）高效率，在输入电压20V-30V，输出功率50W时效率高达90%以上。

（5） XLSEMI 笔记本车载适配器方案快速选型表

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