【专利解密】美信电源适配器负载检测技术助力自动驾驶

　　【嘉德点评】美信半导体的该项专利，通过将负载检测器与输出耦合，基于输出电压的瞬时变化检测AC-DC适配器的负载状况，从而在低功耗模式和正常模式之间合理切换，提高了电源的能量利用效率。

　　集微网消息，自从美信半导体与NVIDIA在自动驾驶系统上展开合作之后，美信半导体便整合汽车级电源管理，电源监测等技术用于满足自动驾驶平台的功能性、安全性、灵活性。作为汽车系统的能量输入，稳定而高效的电源具有重要作用。

　　在实际的电路中，电源是整个系统的核心模块，而AC-DC适配器常用于将交流市电转换为可直接向各种电子设备供电的直流电，为提高电源的功率效率，需在低功耗模式和正常模式之间进行切换。

　　图1 DC供电设备与常规AC-DC适配器连接框图

　　如图1，当应用常规AC-DC电源适配器来驱动诸如笔记本电脑的DC负载时，利用数据引脚122来识别负载的存在，并控制功率模式控制电路106切换为合适的功率模式。然而当数据引脚122不慎受损时，AC-DC适配器将永不发起正常功率模式，因此考虑使用低阻抗的串联电阻放置在适配器110与DC负载160之间的Vout路径中监控负载状况，并应用敏感性高的读出电路来检测压降变化，从而有效地检测负载状况并且适当地启动正常功率模式。

　　为此，美信半导体于2012年2月15日提出一项名为“用于 AC-DC 适配器中的低功率模式的负载检测”的发明专利（申请号：201210033976.X），申请人为美信集成产品公司，专利提出一种负载检测器可基于输出电压的瞬时变化检测AC-DC适配器的负载状况，实现功耗模式高效快速切换。

　　图2 AC-DC适配器结构框图

　　图2是专利中提出的基于负载检测器216的AC-DC适配器详细框图，由切换模式电源供应器(SMPS)核心202和功率控制回路220构成。首先AC信号经输入调理电路进行整流和滤波，产生第一AC信号，并驱动变压器的一次绕组，在二次绕组转换为目标幅值的第二AC信号，最后利用调节和功率输送电路对该AC信号进一步整流滤波，并产生DC输出电压Vout。

　　功率控制回路200包括负载检测器216、低功率模式控制电路224和光耦合器226，其中负载检测器与Vout耦合连接，并产生指示DC负载的检测标志信号。低功率模式控制电路224和光耦合器226则使用上述检测标志信号来产生功率控制信号。相比于传统使用引脚测量，这种基于Vout的负载检测方法更可靠， 一旦DC负载被连接，则可实现从低功率模式到正常功率模式的正确启动过程。

　　专利提到可以使得负载检测器基于Vout的衰减速率检测负载状况，在低功率模式下， Vout不被固定在稳定电压。而当调节功率电路检测到输出电压降到阈值一项，则发起充放电过程，因此与无负载状况相比，这时的衰减速率快得多，可以通过判断阈值衰减速率来获取当前是否有负载连接。

　　以上就是美信半导体这项专利的全部内容，通过将负载检测器与输出耦合，基于输出电压的瞬时变化检测AC-DC适配器的负载状况，从而在低功耗模式和正常模式之间合理切换，提高了电源的能量利用效率。