採用4開關降壓-升壓轉換器的USB供電設計

USB已從供電有限的數據介面，發展為帶有一個數據介面功能的重要供電部件。最新的USB 3.x協議支持更高水平的功率通量。默認電壓為5V，USB-C埠能與插入的設備「協商」，將埠電壓提高至20V。

新供電要求中的一項獨特挑戰是如何使用一個4.5V-32V輸入電壓來提供一個5V-20V直流匯流排。一個4開關降壓-升壓轉換器是合適的拓撲結構，提供降壓或升壓電源轉換，因其可提供設計人員和客戶所需的寬電壓轉換範圍、正極性、高能效和小尺寸方案。安森美半導體用於USB供電和USB-C應用的NCP81239 4開關降壓-升壓控制器可以驅動4個開關，使轉換器能夠降壓或升壓，並支持用戶滿足USB供電（PD）規格，該規格適用於所有USB PD應用，如PC /筆記本電腦、移動電源和擴展口。

在同步降壓轉換器中，有個現象眾所周知，它稱為「低端誤導通」或「dv/dt電感導通」，這是造成擊穿的罪魁禍首，有可能損壞開關並降低整個轉換器的可靠性。

然後，這一問題在4開關降壓-升壓轉換器中翻了一番，因為它有兩個階段——降壓和升壓。當設計人員直接將降壓轉換器的電路參數複製到4開關降壓-升壓轉換器的升壓段時，就會產生錯誤。隨著這種拓撲結構在應用中越來越受歡迎，了解dv/dt電感導通問題變得越來越重要。

在4開關降壓-升壓轉換器中，dv/dt電感導通是由同步整流MOSFET在降壓段和升壓段快速升高的漏源電壓引起的。由於不需要的擊穿電流流過任一相橋臂，結果導致整個系統能效下降。電源設計人員可採用幾種經濟的電路方案，包括最小化整流開關的關斷門極驅動電阻，增加有源開關的導通門極驅動電阻，或在開關節點加入RC緩衝電路。選擇具有低Q_gd/Q_gs(th)比率和高閾值電壓的MOSFET也可降低dv/dt電感誤導通的可能性。

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