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(多图) 用于车载USB供电的非同步BUCK控制器

李桢?? 安森美半导体高级应用工程师?? 2014年02月14日 ?? 收藏0
一 前言

在目前的车载娱乐系统中,USB接口已经成为系统的标配。随着大电池容量的便携设备的流行,做为车载充电接口的USB电源,需要提高更大的电流以满足设备的需要。目前主流方案中,单个USB口的负载能力需要达到2.5A。

车载USB系统的架构为:从汽车蓄电池取电,经过降压电路后得到5V的稳定电源,提供给USB的VBUS。汽车蓄电池的电压并不是一个稳定的电压,其变化范围是非常大的,以小型乘用车为例,其蓄电池电压典型值为13V,电压范围为9~16V,在启停等恶劣情况下,会低至6V,甚至更低。不少整车厂对USB电源有着非常严苛的要求,6V电池电压下要保证5V输出,考虑到输入端的反极性保护及线损,USB电源的输入端电压会更低。这对车载USB电源的设计是个挑战。

Buck电路是最常用的降压开关电源。图1所示为非同步的Buck电路。


图1.非同步buck电路结构

其工作原理为,当上管S1开通时,电源VIN向负载供电,电感L1储能,电感上的电压为VIN-VO。当上管S1关闭后,电感L1向负载提供能量,电感上的电压为-VO。图二所示为电流连续模式下的BUCK电路的工作原理及波形。根据电感伏秒平衡可以得到

最后可以解出


图2.电流连续模式下的非同步buck的工作原理

常用的BUCK电路,出于成本考虑,会选用N沟道MOSFET。但是在车载USB电源的应用中,成本较高的P沟道MOSFET却更有优势。

根据公式2,如果需要实现在VIN=5.7V下,保证VO=5V。那么最大占空比为,

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车载USB供电? BUCK控制器?

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