本文件描述了使用InnoSwitch3 Pro PowiGaN INN3370C-H302 IC、MinE CAP MIN1072M和VIA Labs VP302 USB PD控制器輸出的65 W USB PD電源,具有5 V/3 a、9 V/3 a和15 V/3 a,20 V/3.25 a或3.3 V–21 V可編程電源(PPS)。電源的USB PD電源功能如下所示。
? 5 V/3 A(固定電源PDO)
? 9 V/3 A(固定電源PDO)
? 15 V/3 A(固定電源PDO)
? 20 V/3.25 A(固定電源PDO)
? 3.3 V–21 V/3 A(可編程電源APDO)
該設(shè)計(jì)證明了由于InnoSwitch3 Pro控制器的高集成度和MinE CAP系列IC的總體積減少,可以實(shí)現(xiàn)高功率密度和高效率。MinE Cap用于最小化輸入大容量電容器的物理尺寸,以及使用低輪廓平面磁性元件,實(shí)現(xiàn)了82mm(L)x 51mm(W)x 12mm(H)的尺寸,具有21.22W/in3的功率密度。
實(shí)物圖如下:
電路圖如下:
InnoSwitch3 Pro使用L引腳的電流來(lái)確定線路欠壓和過(guò)壓條件。在正常操作過(guò)程中,來(lái)自L引腳的電流跟隨流經(jīng)R3和R5的電流,因此InnoSwitch3 Pro IC的操作就像所述電阻器直接連接到V引腳一樣。電阻器R1是一個(gè)泄放電阻器,用于調(diào)節(jié)C2兩端的電壓,而電阻器R4是由MinE CAP用于對(duì)C2的負(fù)端子處的電壓進(jìn)行采樣。
對(duì)于此特定設(shè)計(jì),旁路電容器C16由InnoSwitch3 Pro IC的BPP引腳和MinE CAP的BP引腳共享。C8的值根據(jù)InnoSwitch3 Pro IC的期望電流限制進(jìn)行選擇。變壓器初級(jí)的一端連接到母線,另一端連接到InnoSwitch3 Pro DRAIN引腳。由二極管D3、電阻器R9、R10和R13以及電容器C6形成的低成本RCD緩沖器在關(guān)閉期間通過(guò)耗散存儲(chǔ)在變壓器的漏電感中的能量。
InnoSwitch3 Pro IC有一個(gè)內(nèi)部電流源,當(dāng)首次施加交流輸入時(shí),該電流源為電容器C16充電。一旦InnoSwitch3 Pro IC開(kāi)始切換,并且在正常操作期間,偏置電流從變壓器的輔助繞組中汲取。
InnoSwitch3 Pro IC的次級(jí)側(cè)為FET提供輸出電壓和電流感測(cè)以及柵極驅(qū)動(dòng),用于同步整流。變壓器次級(jí)繞組兩端的電壓由次級(jí)側(cè)FET(或SR FET)Q2和Q3整流,并由并聯(lián)電容器C8、C9和C10濾波。開(kāi)關(guān)瞬態(tài)期間會(huì)產(chǎn)生輻射EMI的高頻振鈴?fù)ㄟ^(guò)RCD緩沖器R11、C5和D2減小。
輸出效率曲線