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详解USB Type C原理

  • 发布日期:18-10-18 20:50
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USB type-c™已经开始使用,它代表了截至目前大多数消费者会注意到的USB最重大的变化。在新的可翻转连接器的顶部,最大功率已增加到15W。更高的功率会难以设计满足所需效率和待机功率标准同时保持客户期望小尺寸的电源适配器。但这并不是不可能,因为如今年早些时候TI发布的UCC28704等新型反激式控制器进一步提高了性能,包括许多用于USB type-c充电器的高级功能。
 
CCUV
 
所有短路保护不尽相同。虽然大多数控制器可防止输出电流远远超出设置限制的硬短路,但不能防止软短路故障。当灰尘或其他异物进入小USB连接器并短接电源线时,会发生连接器旁路电流充电路径,即所谓的软短路,导致转换器以故障路径过载电流工作,导致过热,然后在软短路中损坏USB连接器。恒流输出欠压(CCUV)关断提供软短路故障检测和保护,以防止损坏USB连接器。CCUV操作和特性如图1和图2所示。
USB type c原理详解
 
图1:软短路保护

USB type c原理详解
 
图2:输出V-1曲线
 
效率提升
 
能源部(DoE)VI级(强制)和欧盟行为准则(CoC)V5 TIer 2标准为USB type-c充电器设定了效率和待机功耗标准。
 
为了达到并超过这些标准,UCC28704具有以下增强功能:
 
增加的最大退磁时间比(Dmag)为0.475。这种增加主要有助于减小相同额定输出电流下的次级侧峰值电流和RMS电流,以提高效率。这有助于在重(75%)和全(100%)负载下实现更高的效率。
 
在10%,25%和50%负载下提高效率的两种技术:
 
将轻至中等负载开关频率设为约25kHz,以减少开关损耗,同时避免可闻噪声。
 
引入“等待”状态以关闭内部未使用电路,从而降低器件在轻到中等负载时的偏置能量。
 
如表1所示,符合DOE VI和CoC V5 TIer 2 2016标准的TI设计通用交流输入到5V 3A输出参考设计(PMP15002)中的UCC28704可以通过150mΩ电缆满足这些标准,同时通过传导和辐射电磁干扰(EMI)要求,而且不牺牲尺寸和成本。这些优势不限于15W,因为符合CoC Tier 2 2016标准的TI设计通用交流输入到5V 2A输出参考设计(PMP15002) Compliant (PMP11612)显示UCC28704可以在10W实现相同的高性能。通过实现这种高效率,后一种参考设计通过在输出端使用二极管来满足DoE VI级和CoC V5 2级效率标准,实现了成本非常低的解决方案,降低了使用驱动器和SR MOSFET的替代解决方案的成本。
 
详解USB Type C原理
 
表1:TI的PMP11612 和 PMP15002参考设计超出强制DoE和CoC级别要求(效率是25%, 50%, 75%和100%四个负载效率的平均值)
 
除了参考设计,UCC28704产品页可以使用的设计工具包括SPICE模型, WEBENCH®设计计算器, Excel计算器, MathCAD计算器, UCC28704EVM-724评估模块和用户手册。
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