借助 USB Type-C 连接器,用户可以通过同一连接器为笔记本电脑充电并连接到显示器、音箱、存储设备或耳机。利用 USB 功率传输(PD),之前分离的许多功能现在都可以集成到同一连接器上。USB PD 协议允许为发送设备或接收设备提供 5A 的电流。
对于某些应用,5A的电流可能是不足够的,因此需要定制。德州仪器(TI)可在双电源模式下配置USB PD控制器。该模式下,两个USB Type-C电源路径可并联运行,在与标准USB PD电源相同电压条件下,(5 V、9 V、15 V和20V)提供多达10 A的电流能力。这种自定义行为在电源设计和PD控制器的配置中都需要特别考虑。
硬件设计
在设计大电流系统时,需要考虑热性能和效率这两个具体的设计要素。我们来讨论一下电源转换器的设计,市场上大多数笔记本电脑的充电电压为 20V,标准笔记本电脑充电器中 AC/DC 转换器的直流输出电压为19.5V至 20V。对于在 USB PD 协议中定义的 20 V USB PD,19.5 V 电压是在允许的 5%误差内的。如果降压控制器在外部场效应晶体管(FET)上支持 100%占空比,则允许仅采用降压电源架构的设计。还可以与降压转换器并联,增加一个旁路路径,这将输入电压直接传递至降压转换器输出,无需通过电感。这种方法可具备出色的热性能,但需要添加两个额外的 FET。
除了硬件设计外,还有以下几个方面需要考虑:
DC/DC降压设计
USB PD控制器设计
VBUS电源路径保护
功率接收器设计
双电源模式
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