USB供電設計採用4開關降壓-升壓轉換器

文章來源:盛思公關   發表時間:2018/07/31 瀏覽次數:0
USB已從供電有限的數據連接埠，發展為帶有一個數據連接埠功能的重要供電元件。最新的USB 3.x協議支援更高水準的功率通量。當電壓為5V，USB-C連接埠即能與插入的設備進行「協商」，將連接埠的電壓提高至20V。

新供電要求中的一項獨特挑戰是如何用一個4.5V-32V的輸入電壓來提供一個5V-20V的直流匯流排。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-升壓控制器可以驅動4個開關，使轉換器能降壓或升壓，並支援用戶滿足USB供電（PD）規格，該規格適用於所有USB PD應用，如PC /筆記型電腦、行動電源和擴充座（docking station）。

在同步降壓轉換器中，有一個眾所皆知的現象，稱為「低端誤導通（low side false turn-on）」或「dv/dt電感導通」，這是造成電擊穿（shoot through）的罪魁禍首，有可能損壞開關並降低整個轉換器的可行性。

另外，此問題在4開關降壓-升壓轉換器中成長了一倍，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在降壓段和升壓段快速升高的漏源電壓所引起。由於不需要的擊穿電流流過任一相橋臂，導致整個系統效能下降。電源設計人員可採用幾種較具經濟效益的電路方案，包括將整流開關的關斷閘極驅動電阻縮到最小，增加有源開關的導通門極驅動電阻，或在開關節點加入RC緩衝電路。選擇具有低Q gd /Q gs(th)比率和高閾電壓的MOSFET也可降低dv/dt電感誤導通發生的可能性。

欲了解更多訊息，請參閱4開關降壓-升壓轉換器柵極驅動器設計項。

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