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InnoSwitch3-Pro IC 次級側及USB供電(PD)控制器

InnoSwitch3-Pro IC的次級側提供輸出電壓/電流檢測以及同步整流FET(SR FET)的柵極驅動功能。變壓器次級繞組電壓通過同步整流管Q2進行整流,并由電容C12、C13濾波。由電阻R11、電容C9和二極管D12構成的RCD緩沖電路可抑制開關瞬態時的高頻振鈴,從而降低輻射EMI。

同步整流管Q3的開關動作由IC U1內部次級側控制器控制,其控制依據是通過電阻R10連接至FWD引腳檢測的次級繞組電壓。在連續導通模式(CCM)下,SR FET會在次級側向初級側發出新開關周期指令前關閉;在斷續導通模式下,當SR FET兩端壓降幅值低于約VSR(TH)閾值時關閉。這種次級側對初級側功率開關的控制可完全避免兩開關管的共通現象,確保同步整流可靠運行。

IC次級側工作電源可來自次級繞組正向電壓(經R10和FWD引腳)或輸出電壓(經VOUT引腳)。連接于InnoSwitch3-Pro IC U1 BPS引腳的電容C8為內部電路提供去耦。

輸出電流通過檢測電阻R12兩端壓降進行采樣。電阻R13、R14為采樣電流添加偏置,使恒流特性呈現正斜率。經電容C11濾波后的電流信號通過IS引腳與次級地之間進行監測。內部電流檢測閾值(可通過I²C接口編程設置,最高32mV)用于降低損耗,當超過該閾值時,IC U1通過調節開關脈沖數量來維持恒定輸出電流。

在恒流(CC)工作模式下,當輸出電壓大幅下降時,次級側控制器直接從次級繞組獲取供電——初級側開關管導通期間,次級繞組出現的正向電壓通過R10和內部穩壓器為BYPASS引腳去耦電容C8充電,從而使輸出電流調節可維持至最低欠壓閾值。低于該閾值后,系統將進入自動重啟狀態直至負載減小。

當輸出電流低于恒流閾值時,轉換器進入恒壓模式。輸出電壓由IC的VOUT引腳監控,該電壓同樣會與通過I²C接口設置的內置電壓基準進行比較。電容C12直接跨接在VOUT引腳與次級地之間,為VOUT引腳提供ESD保護。

N溝道MOSFET Q3作為總線開關,用于連接或斷開反激式轉換器輸出與USB Type-C端口VBUS引腳的通路。該MOSFET由USB PD控制器IC控制。電阻R17作為下拉電阻,既可防止Q3誤觸發,又能在Q3關斷時為總線電壓提供放電回路。電容C15用于輸出端的靜電放電(ESD)保護。

本設計采用IP2738作為USB Power Delivery(USB PD)控制器。該芯片還負責控制兩路電源的并聯運行,以實現65W峰值功率輸出。USB PD控制器的供電來自兩個反激式轉換器的輸出。根據Type-C插頭的插入方向,USB PD協議通過CC1或CC2線路進行通信。

IP2738通過I2C接口的SCL和SDA線路與InnoSwitch3-Pro IC通信,用于設置CV(恒壓)、CC(恒流)、VKP(恒功率電壓閾值)、OVA(輸出過壓閾值)和UVA(輸出欠壓閾值)等參數。這些參數分別對應InnoSwitch3-Pro IC的輸出電壓、恒定輸出電流、恒定輸出功率電壓閾值、輸出過壓閾值和輸出欠壓閾值寄存器。IP2738還通過I2C接口讀取InnoSwitch3-Pro IC遙測寄存器的狀態信息。

電容C29/C31、電阻R37-R40以及TVS二極管VR11-VR14為D+/D-/CC1/CC2引腳提供ESD保護。齊納二極管VR19也為USB PD控制器IC的VOUT1引腳提供ESD保護。IP2738配有專用檢流電阻R57用于測量USB端口輸出電流,經R58和C39組成的低通濾波器濾波后送入芯片ADC輸入端口。RT1為熱敏電阻用于溫度檢測,R33用于校準溫度ADC讀數。R35/R36是I2C線路(SDA/SCL)的上拉電阻,R32與C35構成USB PD控制器VINA引腳的低通濾波器。

MOSFET Q7/Q9作為并聯操作的"或"邏輯開關管使用,R15/R16則是這兩個"或"邏輯開關管的下拉電阻。

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