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?USB供電設計采用4開關降壓-升壓轉換器

文章出處:電源 責任編輯:上海現易電子元器件有限公司 發表時間:2018-05-17

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范圍、正極性、高能效和小尺寸方案。安森美半導體用于USB供電和USB-C應用的NCP81239 4開關降壓-升壓控制器可以驅動4個開關,使轉換器能夠降壓或升壓,并支持用戶滿足USB供電(PD)規格,該規格適用于所有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,有可能損壞開關并降低整個轉換器的可靠性。


然后,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復制到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任一相橋臂,結果導致整個系統能效下降。電源設計人員可采用幾種經濟的電路方案,包括最小化整流開關的關斷門極驅動電阻,增加有源開關的導通門極驅動電阻,或在開關節點加入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電感誤導通的可能性。


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