调整 USB Type-C 和无线充电应用中的 VOUT第一部分：使用开关电阻调节 VOUT

1.前言

对于使用 USB Type-C 供电 (PD) 和无线充电的应用，充电器的输出电压 (V OUT ) 可能会高于或低于输入电压。四开关降压-升压稳压器在这些应用中很受欢迎，因为调整它们的反馈信号可以动态地改变 V OUT。

降压-升压稳压器的输出电压可以通过改变误差放大器的参考电压 (V REF ) 或通过改变反馈电压来调整。然而，如果单片脉宽调制 (PWM) 四开关降压-升压控制器（例如 TI 的LM34936 和LM5176）不提供访问 V REF的能力，那么改变反馈电压就成为唯一的方法。

为了帮助我们设计使用具有动态输出电压的升降压控制器的系统，在本系列中，我将讨论一些使用反馈信号来调整输出电压的选项。第一部分将重点介绍使用开关电阻器，而第二部分则提出一种不同的方法，需要更少的组件和信号线。

2.了解 V OUT设置和反馈信号

图 1 显示了控制器和误差放大器的典型 V OUT设置。通过在数据表中查找误差放大器的 V REF，公式 1通过设置 R 1和 R 2的值来计算 V OUT：

图 1：反馈电路和 V OUT设置

3.使用开关电阻调节 V OUT

图 2 显示了一个简单的选项，通过结合一个开关 S 1在两个电压电平之间动态调整 V OUT。假设S 1是理想开关，其阻抗在关断时为无穷大，在导通时为0 Ω。当开关 S 1关闭时，R 3不在 V OUT设置的图中，只是与公式 1 中给出的相同。为了避免在此讨论中混淆，我们假设电压为 V OUT1，如所表达的通过等式 2：

如果 S 1导通，它将使 R 3与 R 1并联。新的输出电压 V OUT2将满足公式 3：

在哪里

这导致V OUT2大于V OUT1。通过求解方程 2 和 3，我们可以确定电阻值。通过切换 S 1，我们可以在 V OUT1和 V OUT2之间切换 V OUT。

图 2：使用开关电阻器调节V OUT

4.防止错误的 OVP 触发

LM34936 和 LM5176 等一些 PWM 控制器具有内置输出过压保护 (OVP)，通过监控反馈 (FB) 引脚电压来实现。如果 FB 引脚高于 V REF 10% 以上，控制器就会触发 OVP 并停止开关，直到 FB 电压低于 OVP 阈值的滞后。由于此功能，应防止任何突然的电阻器切换，因为突然关闭 S 1会导致 FB 电压瞬间上升并产生错误的 OVP 事件。解决方案是逐渐切换S 1，其中R 5和C 1延迟S 1的开/关命令以逐渐接合或脱离R 3。

选择电阻电容 (RC) 延迟时间常数涉及几个因素；RC 需要与环路响应时间以及应用指定的V OUT电平之间的转换时间相匹配，以便在两个电压输出之间实现正确转换。

5.多电压编程

添加开关电阻器支路可以设置额外的 V OUT电平。图 3 显示了一种使用三个开关电阻器支路来设置USB Type-C PD 应用的四个 V OUT电平的方法。

图 3：四个 V OUT设置的三个开关电阻支路

表 1 总结了四种不同电压的编程方案。

表 1：USB Type-C PD 的编程开关电阻器

如图 4 所示，确保切换到不同的电阻器不会在反馈回路中触发错误的 OVP 事件非常重要。为每个开关结合一个 RC 将有助于避免 OVP 事件，同时在适当的时间切换到适当的电压轨。

图 4：逐渐切换电阻以避免在动态 V OUT调整期间触发 OVP 事件

结论

通过将开关和电阻器集成到反馈回路中，降压-升压转换器可以为 USD Type-C PD 和无线充电应用动态调整 V OUT。这种方法直接、简单且易于实施。使用四开关降压-升压控制器时，需要控制开关的速度。