便攜式筆記本車載適配器的常用方案簡介

　　隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的高速發(fā)展和普及，以山寨筆記本、上網(wǎng)本、EPC等為代表的便攜式筆記本成為注重移動性，便攜性需求的移動辦公或娛樂用計(jì)算機(jī)首選設(shè)備；便攜式筆記本以其高性價(jià)比、高娛樂性、無線上網(wǎng)、移動辦公、室外作業(yè)等優(yōu)異性能，在辦公、生活娛樂、便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域正在不斷得到更大規(guī)模的普及和應(yīng)用。

　　考慮到便攜式筆記本的移動性能，當(dāng)在室外、野外等特殊環(huán)境下長時(shí)間使用時(shí)，除了提高便攜式筆記本自備電池的續(xù)航能力外，還必須有合適的外接電源；隨著家用汽車的普及，汽車蓄電池成為便攜式筆記本室外供電的理想電源；由于常規(guī)便攜式筆記本的輸入供電電壓不完全一致（山寨筆記本，EPC，常規(guī)筆記本大多在16V ~ 20V之間不等，上網(wǎng)本大部分為12V，不同品牌，不同廠家有差異），但是常規(guī)汽車蓄電池電壓轎車為12V，卡車為24V，考慮到汽車蓄電池充滿電和虧電的因素，一般轎車蓄電池電壓在10V ~ 14.5V之間，卡車蓄電池電壓在20V ~ 28V之間；因此，汽車蓄電池?zé)o法通過點(diǎn)煙器插頭直接給便攜式筆記本供電，必須經(jīng)過電壓變換，這就需要高轉(zhuǎn)換效率、高輸出功率（大多數(shù)在30W~90W之間）、高可靠性、環(huán)保節(jié)能、高性價(jià)比、小體積的直流電壓轉(zhuǎn)換方案，即便攜式筆記本車載適配器方案。

　　便攜式筆記本車載適配器既要考慮到電壓匹配（根據(jù)實(shí)際筆記本供電需求不同，汽車蓄電池電壓不同，電壓轉(zhuǎn)換可能需要升壓Boost、降壓Buck、升降壓Buck-Boost等不同的拓樸結(jié)構(gòu)），又要兼顧到汽車蓄電池的惡劣環(huán)境（瞬態(tài)尖峰毛刺電壓，發(fā)動機(jī)噪聲干擾，EMI等），同時(shí)還必須保證有足夠的輸出功率（一般便攜式筆記本7~10英吋屏輸入功率30W~50W左右，10~15英吋屏輸入功率50W~90W左右）。

　　常規(guī)便攜式筆記本車載適配器方案簡介如下：

　　[1] 逆變器DC/AC+AC/DC適配器

　　優(yōu)點(diǎn)：這個方案是在沒有其它更好方案的情況下不得已的選擇，由于AC/DC部分為便攜式筆記本標(biāo)配的交流適配器，因此可以直接與常規(guī)的汽車逆變器輸出的220V交流電連接；

　　缺點(diǎn)：整體上系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本較高；因?yàn)榻?jīng)過兩級電源轉(zhuǎn)換，總的系統(tǒng)變換效率非常低（總的最高效率也不超過60%），燃油經(jīng)濟(jì)性很差，極大的浪費(fèi)能源，不劃算。

　　其中DC/AC部分，目前市場上銷售量最大、最常見的車載逆變器的輸出功率為70W－150W之間，逆變器電路中主要采用TL494或KA7500芯片為主的脈寬調(diào)制電路。這個方案的主要實(shí)現(xiàn)方式是把車載電瓶的電壓由DC12V或者DC24V直接轉(zhuǎn)變成AC220V，然后再通過AC/DC Adapter給筆記本等供電。車載逆變器可分為正弦波輸出和方波輸出兩種。

　　正弦波輸出優(yōu)點(diǎn)是：可提供不間斷的高質(zhì)量交流電，可適用任何負(fù)載。缺點(diǎn)是：其技術(shù)要求及電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高。方波輸出的優(yōu)點(diǎn)是：其技術(shù)要求低，體積小，電路簡單，價(jià)格低。

　　[2] 用反激式（FLYBACK）開關(guān)電源拓樸結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的適配器

圖一PWM controller + MOSFET實(shí)現(xiàn)FLYBACK 示意圖

　　優(yōu)點(diǎn)：通過簡單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以方便的實(shí)現(xiàn)降壓、升壓、升降壓的變換。

　　缺點(diǎn)：由于系統(tǒng)需要外加功率開關(guān)管和開關(guān)變壓器，開關(guān)頻率也比較低（一般在30Khz~65K之間），整個系統(tǒng)相對來看，電路比較復(fù)雜、體積比較大、集成度不高（外圍需要比較多的分立器件）、轉(zhuǎn)換效率也不高（一般輸出50W左右功率時(shí)，效率最高到80%左右）；總體來講，系統(tǒng)功率密度較低、體積較大不利于便攜、性價(jià)比不高。

　　[3] Boost PWM Controller + MOSFET 車載適配器

圖二PWM Controller + MOSFET實(shí)現(xiàn)BOOST功能示意圖

　　優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)外圍連接方式的不同，可以方便實(shí)現(xiàn)升壓拓樸、升降壓拓樸的應(yīng)用。

　　缺點(diǎn)：由于外置功率管上的電壓、電流、溫度不受控，且工作在高溫大電流狀態(tài)，影響系統(tǒng)的長期可靠性因素較多，要確保系統(tǒng)安全可靠，需要額外增加輔助電路來實(shí)現(xiàn)；比如說：過壓保護(hù)OVP、過流保護(hù)OCP、過熱保護(hù)OTP等結(jié)果會造成電路復(fù)雜，系統(tǒng)成本增加，效率降低等不利因素。

　　[4] XLSEMI便攜式筆記本車載供電的系列方案：

　　上海芯龍半導(dǎo)體有限公司長期專注于耐高壓、高效率、大電流、高可靠性、高性價(jià)比單片開關(guān)電源集成電路的研究開發(fā)，針對便攜式筆記本車載適配器方案，XLSEMI提供業(yè)界領(lǐng)先技術(shù)水平的一系列成熟、高效率、高性價(jià)比、高功率密度、高可靠性的單片大功率集成電路解決方案。

　　1、升壓（Boost）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

　　這種拓樸結(jié)構(gòu)能夠直接把轎車的車載12V的電源升壓到筆記本所需的16V~20V電壓，輸出電流能力2A~5A，參考示意圖如下：

圖三XL6010/XL6011實(shí)現(xiàn)BOOST功能示意圖

　　特點(diǎn)：(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)方便靈活，可以達(dá)到很高的效率（50W輸出時(shí)高達(dá)93%）。

　　(2) 由于大功率開關(guān)管內(nèi)置，功率管的電壓，電流，溫度都受控；同時(shí)，芯片內(nèi)置軟啟動電路、環(huán)路頻率補(bǔ)償電容、內(nèi)部固定頻率、全內(nèi)置過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)等電路，芯片的可靠性，安全性大大提高，外圍器件很少，系統(tǒng)體積小，高功率密度，高性價(jià)比。

　　2、升降壓（Buck-Boost）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（SEPIC）：

　　當(dāng)需要用轎車蓄電池（10V~14.5V）給12V的便攜式筆記本供電時(shí)；或者雖然便攜式筆記本的供電要求在16V~20V左右，但是要求兼容到12V和24V兩種蓄電池取電時(shí)，就必須用到升降壓的拓樸結(jié)構(gòu)。

圖三XL6010/XL6011實(shí)現(xiàn)SEPIC Buck-Boost功能示意圖

　　特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)方便靈活，可以達(dá)到較高的效率（50W輸出時(shí)高達(dá)90%）。

　?。?）同比最簡單、高效、小體積單片全內(nèi)置的升降壓方案，高功率密度和高性價(jià)比。

　　3、降壓（Buck）拓樸結(jié)構(gòu)

　　當(dāng)要求只通過卡車24V蓄電池取電給便攜式筆記本或其他車載電子設(shè)備供電時(shí)，僅需要單純降壓就好了；XL4005/4012 降壓應(yīng)用電路（VIN=20V~30V ，VOUT= 12V/16V/19V）

圖四 XL4005/4012實(shí)現(xiàn)BUCK功能示意圖

　　特點(diǎn)：（1）全內(nèi)置型單片高電壓、高頻率、高效率、大電流、高可靠性、高性價(jià)比集成電路。

　?。?）系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、方便靈活、高功率密度。

　?。?）常規(guī)的過流保護(hù)，過熱保護(hù)，輸出短路保護(hù)都內(nèi)置。

　　（4）高效率，在輸入電壓20V-30V，輸出功率50W時(shí)效率高達(dá)90%以上。

　　[5] XLSEMI 筆記本車載適配器方案快速選型表