InnoSwitch3-Pro IC的次級(jí)側(cè)提供輸出電壓/電流檢測(cè)功能,并集成同步整流MOSFET(SR FET)的柵極驅(qū)動(dòng)。變壓器次級(jí)繞組的電壓通過(guò)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(gòu)成的RCD緩沖電路可抑制開(kāi)關(guān)瞬態(tài)的高頻振鈴,從而降低輻射EMI。
同步整流管Q3的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由IC U1內(nèi)部的次級(jí)側(cè)控制器管理,其控制依據(jù)來(lái)自次級(jí)繞組電壓——該電壓通過(guò)電阻R10由FWD引腳檢測(cè)。在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)下,SR FET會(huì)在次級(jí)側(cè)向原邊發(fā)起新開(kāi)關(guān)周期前立即關(guān)斷;而在斷續(xù)模式下,當(dāng)SR FET兩端壓降低于約VSR(TH)的閾值時(shí)即關(guān)閉。這種次級(jí)側(cè)對(duì)原邊功率開(kāi)關(guān)的控制機(jī)制可徹底避免兩管共通,確保同步整流可靠運(yùn)行。
IC次級(jí)側(cè)的供電來(lái)源有兩種:通過(guò)R10和FWD引腳取自次級(jí)繞組正向電壓,或通過(guò)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(nèi)部電路提供去耦。
輸出電流檢測(cè)通過(guò)電阻R12的壓降實(shí)現(xiàn),電阻R13和R14為檢測(cè)信號(hào)添加偏置以形成恒流(CC)特性的正斜率。經(jīng)電容C11濾波后的電流信號(hào)通過(guò)IS引腳與次級(jí)地(SECONDARY GROUND)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。內(nèi)部電流檢測(cè)閾值可通過(guò)I²C接口編程設(shè)定(最高32mV),該閾值用于優(yōu)化損耗。一旦超過(guò)設(shè)定值,IC U1將通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)脈沖數(shù)來(lái)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(jí)側(cè)控制器會(huì)直接從次級(jí)繞組獲取供電——當(dāng)原邊開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí),次級(jí)繞組出現(xiàn)的正向電壓通過(guò)R10及內(nèi)部穩(wěn)壓器為SECONDARY BYPASS引腳的去耦電容C8充電。此機(jī)制使得輸出電流可穩(wěn)定調(diào)節(jié)至最低欠壓閾值,低于該閾值時(shí)系統(tǒng)將進(jìn)入自動(dòng)重啟狀態(tài),直至負(fù)載減輕。
當(dāng)輸出電流低于恒流閾值時(shí),轉(zhuǎn)換器進(jìn)入恒壓(CV)模式。輸出電壓由IC的VOUT引腳監(jiān)控,其調(diào)節(jié)原理與電流類似:輸出電壓會(huì)與通過(guò)I²C設(shè)定的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。電容C12直接跨接在VOUT引腳與次級(jí)地之間,為VOUT引腳提供ESD保護(hù)。
N溝道MOSFET Q3作為總線開(kāi)關(guān),用于連接或斷開(kāi)反激式轉(zhuǎn)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(fā),又能在Q3關(guān)斷時(shí)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(hù)。
本設(shè)計(jì)采用IP2738芯片作為USB電力傳輸(USB PD)控制器。該芯片還負(fù)責(zé)控制兩路電源的并聯(lián)運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)65W峰值功率輸出。USB PD控制器的供電來(lái)自兩個(gè)反激式轉(zhuǎn)換器的輸出。USB PD協(xié)議通過(guò)CC1或CC2線路進(jìn)行通信,具體取決于Type-C插頭的插入方向。
IP2738芯片通過(guò)I2C接口的SCL和SDA線路與InnoSwitch3-Pro芯片通信,用于設(shè)置CV(恒壓)、CC(恒流)、VKP(恒功率電壓閾值)、OVA(過(guò)壓閾值)和UVA(欠壓閾值)等參數(shù)。這些參數(shù)分別對(duì)應(yīng)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(guò)壓閾值和輸出欠壓閾值寄存器。IP2738芯片同樣通過(guò)I2C接口讀取InnoSwitch3-Pro芯片遙測(cè)寄存器的狀態(tài)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(hù)。齊納二極管VR19還為USB PD控制器芯片的VOUT1引腳提供ESD防護(hù)。IP2738配有專用檢測(cè)電阻R57用于測(cè)量USB端口輸出電流,其信號(hào)經(jīng)R58和C39構(gòu)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(cè),R33用于校準(zhǔn)溫度ADC讀數(shù)。電阻R35/R36是I2C線路(SDA/SCL)的上拉電阻,R32與C35構(gòu)成USB PD控制器VINA引腳的低通濾波器。
MOSFET Q7和Q9作為并聯(lián)操作的"或"邏輯開(kāi)關(guān)管使用,電阻R15和R16分別是這兩個(gè)"或"邏輯開(kāi)關(guān)管的下拉電阻。