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InnoSwitch3-Pro IC次級側與USB供電(PD)控制器

InnoSwitch3-Pro IC的次級側提供輸出電壓/電流檢測功能,并集成同步整流MOSFET(SR FET)的柵極驅動。變壓器次級繞組的電壓通過同步整流管Q2整流后,由電容C12和C13濾波。由電阻R11、電容C9及二極管D12構成的RCD緩沖電路可抑制開關瞬態的高頻振鈴,從而降低輻射EMI。

同步整流管Q3的開關動作由IC U1內部的次級側控制器管理,其控制依據來自次級繞組電壓——該電壓通過電阻R10由FWD引腳檢測。在連續導通模式(CCM)下,SR FET會在次級側向原邊發起新開關周期前立即關斷;而在斷續模式下,當SR FET兩端壓降低于約VSR(TH)的閾值時即關閉。這種次級側對原邊功率開關的控制機制可徹底避免兩管共通,確保同步整流可靠運行。

IC次級側的供電來源有兩種:通過R10和FWD引腳取自次級繞組正向電壓,或通過VOUT引腳從輸出電壓獲取。連接于InnoSwitch3-Pro IC U1 BPS引腳的電容C8為內部電路提供去耦。

輸出電流檢測通過電阻R12的壓降實現,電阻R13和R14為檢測信號添加偏置以形成恒流(CC)特性的正斜率。經電容C11濾波后的電流信號通過IS引腳與次級地(SECONDARY GROUND)進行監測。內部電流檢測閾值可通過I²C接口編程設定(最高32mV),該閾值用于優化損耗。一旦超過設定值,IC U1將通過調節開關脈沖數來維持恒定輸出電流。

在恒流(CC)模式下,若輸出電壓大幅下降,次級側控制器會直接從次級繞組獲取供電——當原邊開關管導通時,次級繞組出現的正向電壓通過R10及內部穩壓器為SECONDARY BYPASS引腳的去耦電容C8充電。此機制使得輸出電流可穩定調節至最低欠壓閾值,低于該閾值時系統將進入自動重啟狀態,直至負載減輕。

當輸出電流低于恒流閾值時,轉換器進入恒壓(CV)模式。輸出電壓由IC的VOUT引腳監控,其調節原理與電流類似:輸出電壓會與通過I²C設定的內部基準電壓進行比較。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控制器芯片控制。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芯片作為USB電力傳輸(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。USB PD協議通過CC1或CC2線路進行通信,具體取決于Type-C插頭的插入方向。

IP2738芯片通過I2C接口的SCL和SDA線路與InnoSwitch3-Pro芯片通信,用于設置CV(恒壓)、CC(恒流)、VKP(恒功率電壓閾值)、OVA(過壓閾值)和UVA(欠壓閾值)等參數。這些參數分別對應InnoSwitch3-Pro芯片的輸出電壓、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芯片同樣通過I2C接口讀取InnoSwitch3-Pro芯片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還為USB PD控制器芯片的VOUT1引腳提供ESD防護。IP2738配有專用檢測電阻R57用于測量USB端口輸出電流,其信號經R58和C39構成的低通濾波器濾波后送入芯片的ADC輸入端口。熱敏電阻RT1用于溫度檢測,R33用于校準溫度ADC讀數。電阻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和Q9作為并聯操作的"或"邏輯開關管使用,電阻R15和R16分別是這兩個"或"邏輯開關管的下拉電阻。

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only one
LV.8
2
08-15 23:15

當輸出電流低于恒流閾值時,轉換器進入恒壓(CV)模式。輸出電壓由IC的VOUT引腳監控,其調節原理與電流類似,有點神奇

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08-16 23:56

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,是靜電防護嗎?

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旻旻旻
LV.8
4
08-17 11:41

如果 R57 焊盤銅箔足夠面積大的話,可在 PCB 上做“銅平衡”補償溫漂

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08-20 21:39
@only one
當輸出電流低于恒流閾值時,轉換器進入恒壓(CV)模式。輸出電壓由IC的VOUT引腳監控,其調節原理與電流類似,有點神奇

轉換器恒壓(CV)模式與恒流模式能夠相互轉化

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08-20 21:39
@瘋狂的西紅柿
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,是靜電防護嗎?

ESD保護,防靜電防浪涌

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08-20 21:43
@旻旻旻
如果R57焊盤銅箔足夠面積大的話,可在PCB上做“銅平衡”補償溫漂

PCB 上大面積覆銅主要是為了地平面完整和散熱

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08-21 08:49

這個控制器的信號傳輸是怎么樣發生變化的

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ZT0oo0
LV.4
9
08-21 15:58

同步整流管Q3的開關由次級側控制器依據次級繞組電壓(經R10、FWD引腳檢測 )管理,在CCM和斷續模式下,控制器的控制邏輯和信號處理過程有啥不同,怎么精準實現不同模式下的開關動作?

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dy-TMelSvc9
LV.8
10
08-21 18:17

怎么樣確保多級電路的傳輸穩定

0
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dy-StTIVH1p
LV.8
11
08-21 19:44

怎么樣確保次級電路的信號傳輸一致性

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htwdb
LV.8
12
08-22 10:05

IP2738是通過檢測兩路的輸出電流,然后分別調整它們的基準電壓(Vref) 或反饋網絡來實現的嗎?

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dy-nmLUWFNr
LV.8
13
08-22 11:36

次級供電對信號傳輸穩定性是否有影響

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dy-TMelSvc9
LV.8
14
08-22 12:14

次級傳輸對于系統傳輸功耗有哪些不利影響

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dy-XU5vrphW
LV.8
15
08-22 14:13

怎么樣確保供電電路的輸出一直穩定

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地瓜patch
LV.8
16
08-22 22:00
@htwdb
IP2738是通過檢測兩路的輸出電流,然后分別調整它們的基準電壓(Vref)或反饋網絡來實現的嗎?

一般都是由反饋電阻將電流或電壓反饋到控制端

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沈夜
LV.8
17
08-25 05:17

如何優化次級側控制以提高轉換效率?

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XHH9062
LV.9
18
08-25 23:13

支持哪些快充協議?

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08-25 23:19

這種整合不僅簡化了 100W 級快充電源的設計流程,更通過硬件級協同提升了協議響應速度、電壓調節精度與系統可靠性,完美適配智能手機、筆記本、戶外電源等 USB PD 設備的供電需求。

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08-28 22:31

65W峰值輸出,可以用在很多充電環境

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