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采用4开关降压-升压转换器的USB供电设计

发布时间:2018-05-18 责任编辑:lina

【导读】当设计人员直接将降压转换器的电路参数复制到4开关降压-升压转换器的升压段时,就会产生错误。随着这种拓扑结构在应用中越来越受欢迎,了解dv/dt电感导通问题变得越来越重要。


USB已从供电有限的数据接口,发展为带有一个数据接口功能的重要供电部件。最新的USB 3.x协议支持更高水平的功率通量。默认电压为5V,USB-C端口能与插入的设备“协商”,将端口电压提高至20V。
 
新供电要求中的一项独特挑战是如何使用一个4.5V-32V输入电压来提供一个5V-20V直流总线。一个4开关降压-升压转换器是合适的拓扑结构,提供降压或升压电源转换,因其可提供设计人员和客户所需的宽电压转换范围、正极性、高能效和小尺寸方案。安森美半导体用于USB供电和USB-C应用的NCP81239 4开关降压-升压控制器可以驱动4个开关,使转换器能够降压或升压,并支持用户满足USB供电(PD)规格,该规格适用于所有USB PD应用,如PC /笔记本电脑、移动电源和扩展口。
 
在同步降压转换器中,有个现象众所周知,它称为“低端误导通”或“dv/dt电感导通”,这是造成击穿的罪魁祸首,有可能损坏开关并降低整个转换器的可靠性。
 
然后,这一问题在4开关降压-升压转换器中翻了一番,因为它有两个阶段——降压和升压。当设计人员直接将降压转换器的电路参数复制到4开关降压-升压转换器的升压段时,就会产生错误。随着这种拓扑结构在应用中越来越受欢迎,了解dv/dt电感导通问题变得越来越重要。
 
 
在4开关降压-升压转换器中,dv/dt电感导通是由同步整流MOSFET在降压段和升压段快速升高的漏源电压引起的。由于不需要的击穿电流流过任一相桥臂,结果导致整个系统能效下降。电源设计人员可采用几种经济的电路方案,包括最小化整流开关的关断门极驱动电阻,增加有源开关的导通门极驱动电阻,或在开关节点加入RC缓冲电路。选择具有低Qgd/Qgs(th)比率和高阈值电压的MOSFET也可降低dv/dt电感误导通的可能性。



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