USB Type-C 标准的汽车系统供电

[导读] USB type-c新标准中最令人激动的一个方面是其电力传输部分。通过USB供电，器件可以成功获得更多的电力，从而实现以前无法实现的功能。手机、平板电脑和笔记本电脑等便携式设备将能够更快地充电。

USB type-c新标准中最令人激动的一个方面是其电力传输部分。通过USB供电，器件可以成功获得更多的电力，从而实现以前无法实现的功能。手机、平板电脑和笔记本电脑等便携式设备将能够更快地充电。显示器等高功率设备将能够通过相同的电缆获得电源和数据。

器件和主机的数量仍然相对较少，但正不断增加。随着USB type-c器件的普及，消费者也希望在家中、移动办公时使用它们，尤其是在汽车上。

汽车系统有一套独特的要求和设计障碍，超出了USB供电的要求。表1所示为汽车系统中的典型电压。

表1 汽车系统中的典型电压

状态

电压

持续时长

汽车未运行（标称）

12V

持久

汽车正在运行（标称）

13V-14.5V

持久

半拖车未运行（标称）

24V

持久

半拖车正在运行（标称）

26V-29V

持久

12V冷启动

3V-6V

15ms

12V负载突降瞬变

87V

400ms

24 V负载突降瞬变

174V

350ms

汽车系统将对输入使用保护和/或调节，以限制负载的电压。该电压通常限于高出卡车电压或为电池电压的两倍，但低于40V。输入保护功能可使输入电压介于3-40V之间。

USB Type-A器件仅在5V条件下工作，因此降压转换器可以创建充电或通信端口。然而，在起动条件下，USB Type-A系统不起作用。过去，这并不是一个很大的问题，因为车辆驾驶员只将车辆起动一次，而且起动只需要很短的时间。但是随着停止起动怠速的采用，这种中断逐渐成为了一个严重的问题。想像您坐在车中听着手机播放的音乐，每次车辆起动和停止时，音乐就会中断。USB供电允许电压介于5V-20V之间，为负载提供适当的电压是一个真正存在的问题。

简单的降压转换器不再能够执行电源转换。在特定的输入和输出电压范围内，一个简单的升压转换器也不够。汽车系统设计人员需要一台可以根据工况降压或升压的转换器。

一些拓扑结构符合这些标准，包括单端初级电感转换器（SEPIC）、反激式或非反向降压-升压。非反向降压-升压类别还包括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。

图1 非反向降压-升压拓扑结构的简化原理图

这些拓扑中的每一个都包含权衡，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