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采用4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的USB供電設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間:2018-05-18 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】當(dāng)設(shè)計(jì)人員直接將降壓轉(zhuǎn)換器的電路參數(shù)復(fù)制到4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的升壓段時(shí),就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。隨著這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在應(yīng)用中越來(lái)越受歡迎,了解dv/dt電感導(dǎo)通問題變得越來(lái)越重要。


USB已從供電有限的數(shù)據(jù)接口,發(fā)展為帶有一個(gè)數(shù)據(jù)接口功能的重要供電部件。最新的USB 3.x協(xié)議支持更高水平的功率通量。默認(rèn)電壓為5V,USB-C端口能與插入的設(shè)備“協(xié)商”,將端口電壓提高至20V。
 
新供電要求中的一項(xiàng)獨(dú)特挑戰(zhàn)是如何使用一個(gè)4.5V-32V輸入電壓來(lái)提供一個(gè)5V-20V直流總線。一個(gè)4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器是合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),提供降壓或升壓電源轉(zhuǎn)換,因其可提供設(shè)計(jì)人員和客戶所需的寬電壓轉(zhuǎn)換范圍、正極性、高能效和小尺寸方案。安森美半導(dǎo)體用于USB供電和USB-C應(yīng)用的NCP81239 4開關(guān)降壓-升壓控制器可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)開關(guān),使轉(zhuǎn)換器能夠降壓或升壓,并支持用戶滿足USB供電(PD)規(guī)格,該規(guī)格適用于所有USB PD應(yīng)用,如PC /筆記本電腦、移動(dòng)電源和擴(kuò)展口。
 
在同步降壓轉(zhuǎn)換器中,有個(gè)現(xiàn)象眾所周知,它稱為“低端誤導(dǎo)通”或“dv/dt電感導(dǎo)通”,這是造成擊穿的罪魁禍?zhǔn)?,有可能損壞開關(guān)并降低整個(gè)轉(zhuǎn)換器的可靠性。
 
然后,這一問題在4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器中翻了一番,因?yàn)樗袃蓚€(gè)階段——降壓和升壓。當(dāng)設(shè)計(jì)人員直接將降壓轉(zhuǎn)換器的電路參數(shù)復(fù)制到4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的升壓段時(shí),就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。隨著這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在應(yīng)用中越來(lái)越受歡迎,了解dv/dt電感導(dǎo)通問題變得越來(lái)越重要。
 
 
在4開關(guān)降壓-升壓轉(zhuǎn)換器中,dv/dt電感導(dǎo)通是由同步整流MOSFET在降壓段和升壓段快速升高的漏源電壓引起的。由于不需要的擊穿電流流過(guò)任一相橋臂,結(jié)果導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)能效下降。電源設(shè)計(jì)人員可采用幾種經(jīng)濟(jì)的電路方案,包括最小化整流開關(guān)的關(guān)斷門極驅(qū)動(dòng)電阻,增加有源開關(guān)的導(dǎo)通門極驅(qū)動(dòng)電阻,或在開關(guān)節(jié)點(diǎn)加入RC緩沖電路。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(dǎo)通的可能性。



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