【乐鱼体育平台安全正规(中国)有限公司】一种满足USB规范的电源开关设计方案

发布时间:2022-08-03    来源:乐鱼体育平台安全正规(中国)有限公司 nbsp;   浏览:6054次
本文摘要:1章节  标准化串行总线(UniversalSerialBus)使PC机与外部设备的相连显得非常简单而很快,随着计算机以及与USB涉及便携式设备的发展,USB终将取得更加普遍的应用于。

1章节  标准化串行总线(UniversalSerialBus)使PC机与外部设备的相连显得非常简单而很快,随着计算机以及与USB涉及便携式设备的发展,USB终将取得更加普遍的应用于。由于USB具备即插即用的特点,在阻抗出现异常的瞬间,电源开关不会流到数安培的电流,从而对电路导致损毁。

  本文设计的USB电源开关使用自举电荷泵,为N型功率管获取2倍于电源的栅驱动电压。在阻抗出现异常时,过流维护电路能很快容许功率管电流,以防止热插拔对电路导致损毁。

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  2USB开关电路的整体设计思路  图1为USB电源开关的整体设计。其中,VIN为电源输出,VOUT为USB的输入。在阻抗长时间的情况下,由电荷泵产生充足低的栅驱动电压,使NHV1工作在深线性区,以减少从输出电源(VIN)到阻抗电压(VOUT)的导通损耗。

当功率管电流低于1A时,Currentsense输入高电平给过流维护电路(Currentlimit);过流维护电路通过对系统阻抗电压给电荷泵,调节电荷泵输入(VPUMP),从而使功率管的工作状态由线性区变成饱和状态区,容许功率管电流,超过维护功率管的目的。当阻抗恢复正常后,Currentsense输入低电平,电荷泵长时间工作。    图1USB电源开关原理图  3电荷泵设计  图2为一种自举型(SelfBoost)电荷泵的电路原理图。

图中,为时钟信号,掌控电荷泵工作。初始阶段电容,C1和功率管栅电容CGATE上的电荷皆为零。当为低电平时,MP1导通,为C1电池,V1电位升到电源电位,V2电位减少,MP2管导通。

假设栅电容远大于电容C1,V2上的电荷全部移往到栅电容CGATE上。当为高电平时,MN1导通,为C1左极板静电,V1电位上升至地电位,V2电位上升,MP2管累计,MN2管导通,给电容C1右极板电池至VIN。在的下个低电平时,V1电位升到电源电位,V2电位减少至2VIN,MP2管导通,VPUMP电位升到2VIN-VT。

    图2自举电荷泵原理图  自举电荷泵不必须为MN2和MP2获取栅驱动电压,掌控非常简单,但输入电压不会有一个阈值损失。图3是改良后的电荷泵电路图,1和2为有序无交错时钟。由MN2、MN5、MP3、MP2和电容C2构成的次电荷泵为MN4、MP4获取栅压,以确保其几乎变频器和打开。当1为低电平时,MP1导通,电位减少,此时,V3电位为零,MP4导通,V2上的电荷转移到栅电容CGATE上,VPUMP电位增高。

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当1为高电平时,MP2导通,为C2电池,V4电位下降至电源电位,V3电位随之下降,MP3导通,VPUMP电位之后增高。MN3相等于二极管,起单向导电的起到。  在VPUMP电压增高到VIN+VT以后,MN3隔绝V3到电源的通路,确保V3的电荷由MP3全部充入栅电容。这样,C1和C2互相给栅电容电池,若干个时钟周期后,电荷泵输入电压相似两倍电源电压。

  在电荷泵输入电压增高的过程中,功率管获取的阻抗电流渐渐下降,防止在容性阻抗上引发浪涌电流。


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