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汽车系统的USB供电

宣布时间:2017年05月17日 14:05    宣布者:eechina
要害词: USB供电
作者:Robert Taylor,TI公司

USB Type-C新尺度中最令人激动的一个方面是其电力传输部门。经由历程USB供电,器件可以告成取得更多的电力,从而完成之前没法完成的功效。手机、平板电脑和条记本电脑等便携式装备将能够更快地充电。显示器等高功率装备将能够经由历程类似的电缆取得电源和数据。

器件和主机的数目依然相对较少,但正赓续增添。随着USB Type-C器件的普及,破费者也欲望在家中、移动办公时应用它们,特殊是在汽车上。

汽车系统有一套希奇的要求和设计误差,超出了USB供电的请求。表1所示为汽车系统中的尺度电压

表1 汽车系统中的尺度电压
状态电压一连时长
汽车未运转(标称)12V耐久
汽车正在运转(标称)13V-14.5V耐久
半拖车未运转(标称)24V耐久
半拖车正在运转(标称)26V-29V耐久
12V冷启动3V-6V15ms
12V负载突降瞬变87V400ms
24 V负载突降瞬变174V350ms

汽车系统将对输入应用掩护和/或调治,以限制负载的电压。该电压通常限于赶过卡车电压或为电池电压的两倍,但低于40V。输入掩护功效可使输入电压介于3-40V之间。

USB Type-A器件仅在5V条件下使命,是以降压转换器可以培植充电或通讯端口。可是,在起动条件下,USB Type-A系统不起作用。之前,这着实不是一个很年夜的效果,由于车辆驾驶员只将车辆起动一次,而且起动只须要很短的时间。然则随着阻拦起动怠速的接纳,这类中止徐徐成了一个严重的效果。想像您坐在车入耳着手机播放的音乐,每次车辆起动和阻拦时,音乐就会中止。USB供电允许电压介于5V-20V之间,为负载供应适当的电压是一个真正存在的效果。

质朴的降压转换器不再能够推行电源转换。在特定的输入和输入电压规模内,一个质朴的升压转换器也不够。汽车系统设计职员须要一台可以凭证工况降压或升压的转换器。

一些拓扑结构切合这些尺度,网罗单端低级电感转换器(SEPIC)、反激式或非反向降压-升压。非反向降压-升压种别还网罗双开关或四开关的选项。图1所示为每个拓扑的简化原理图。

image003.png
图1 非反向降压-升压拓扑结构的简化原理图

这些拓扑中的每个都网罗权衡,如表2所列。

表2选择非反向降压-升压拓扑结构时的权衡
状态电压一连时长
汽车未运转(标称)12V耐久
汽车正在运转(标称)13V-14.5V耐久
半拖车未运转(标称)24V耐久
半拖车正在运转(标称)26V-29V耐久
12V冷启动3V-6V15ms
12V负载突降瞬变87V400ms
24 V负载突降瞬变174V350ms

SEPIC和反激式转换器所具有的性能高度类似;可是,SEPIC的钳位输入电压和现成的电感使其对汽车应用更具吸引力。双开关降压-升压在功率上受限,其规模与SEPIC类似,但对双开关降压-升压控制器来讲,可用选项很少。是以,只能将SEPIC用于低功耗应用(5-50W),而将四开关降压-升压用于高功率应用(30-100W)。

汽车情形中的许多应用可以从USB供电中受益,其中网罗:
•    车辆(5, 9, 15或20V)中可达100W的充电端口。
•    从便携式装备充电和吸收数据的信息文娱端口。
•    信息文娱输入端口——例如,毗连到车辆后部监视器并经由历程统一根电缆供应电源和数据的端口。
•    可从汽车供应电源和数据的诊断端口。

USB Type-C还没有应用于车辆,但很快就会取得应用。现在尚有许多电源误差须要处置赏罚赏罚,以确保取得无误差的用户体验。输入和输入电压的变换使得非反向降压-升压电源成为理想的选择。关于低资源和低功耗处置赏罚赏罚妄图来讲,SEPIC能够是合适的选择。对功率和效力更高的设计来讲,四开关降压-升压法可以供应一个异常有吸引力的处置赏罚赏罚妄图。在汽车情形中经由历程USB 供电的应用数目只会增添不会增添,这意味着电源设计的时机将会加倍多元。

欲明确更多功率小贴士信息,请检查TI电源之家上的电源小贴士博客系列。

其他信息
1.    Singh, Atul 汽车背光LED电源负载突降和起动掩护,TI应用申报(SNVA681),2015年3月。
2.    下载LM5175和LM5118数据表。

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