采用4開關降壓-升壓轉換器的USB供電設計
發布時間:2018-05-18 責任編輯:lina
【導讀】當設計人員直接將降壓轉換器的電路參數複製到4開關降壓-升壓轉換器的升壓段時,就會產生錯誤。隨著這種拓撲結構在應用中越來越受歡迎,了解dv/dt電感導通問題變得越來越重要。
USB已從供電有限的數據接口,發展為帶有一個數據接口功能的重要供電部件。最新的USB 3.x協議支持更高水平的功率通量。默認電壓為5V,USB-C端口能與插入的設備“協商”,將端口電壓提高至20V。
新供電要求中的一項獨特挑戰是如何使用一個4.5V-32V輸入電壓來提供一個5V-20V直流總線。一個4開關降壓-升壓轉換器是合適的拓撲結構,提供降壓或升壓電源轉換,因其可提供設計人員和客戶所需的寬電壓轉換範圍、正極性、高能效和小尺寸方案。安森美半導體用於USB供電和USB-C應用的NCP81239 4開關降壓-升壓控製器可以驅動4個開關,使轉換器能夠降壓或升壓,並支持用戶滿足USB供電(PD)規格,該規格適用於所有USB PD應用,如PC /筆記本電腦、移動電源和擴展口。
在同步降壓轉換器中,有個現象眾所周知,它稱為“低端誤導通”或“dv/dt電感導通”,這是造成擊穿的罪魁禍首,有可能損壞開關並降低整個轉換器的可靠性。
然後,這一問題在4開關降壓-升壓轉換器中翻了一番,因為它有兩個階段——降壓和升壓。當設計人員直接將降壓轉換器的電路參數複製到4開關降壓-升壓轉換器的升壓段時,就會產生錯誤。隨著這種拓撲結構在應用中越來越受歡迎,了解dv/dt電感導通問題變得越來越重要。

在4開關降壓-升壓轉換器中,dv/dt電感導通是由同步整流MOSFET在(zai)降(jiang)壓(ya)段(duan)和(he)升(sheng)壓(ya)段(duan)快(kuai)速(su)升(sheng)高(gao)的(de)漏(lou)源(yuan)電(dian)壓(ya)引(yin)起(qi)的(de)。由(you)於(yu)不(bu)需(xu)要(yao)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)任(ren)一(yi)相(xiang)橋(qiao)臂(bi),結(jie)果(guo)導(dao)致(zhi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)能(neng)效(xiao)下(xia)降(jiang)。電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)可(ke)采(cai)用(yong)幾(ji)種(zhong)經(jing)濟(ji)的(de)電(dian)路(lu)方(fang)案(an),包(bao)括(kuo)最(zui)小(xiao)化(hua)整(zheng)流(liu)開(kai)關(guan)的(de)關(guan)斷(duan)門(men)極(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)阻(zu),增(zeng)加(jia)有(you)源(yuan)開(kai)關(guan)的(de)導(dao)通(tong)門(men)極(ji)驅(qu)動(dong)電(dian)阻(zu),或(huo)在(zai)開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)加(jia)入(ru)RC緩衝電路。選擇具有低Qgd/Qgs(th)比率和高閾值電壓的MOSFET也可降低dv/dt電感誤導通的可能性。
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