1.前言

對(duì)于使用 USB Type-C 供電 (PD) 和無(wú)線充電的應(yīng)用，充電器的輸出電壓 (V OUT ) 可能會(huì)高于或低于輸入電壓。四開關(guān)降壓-升壓穩(wěn)壓器在這些應(yīng)用中很受歡迎，因?yàn)檎{(diào)整它們的反饋信號(hào)可以動(dòng)態(tài)地改變 V OUT。

降壓-升壓穩(wěn)壓器的輸出電壓可以通過(guò)改變誤差放大器的參考電壓 (V REF ) 或通過(guò)改變反饋電壓來(lái)調(diào)整。然而，如果單片脈寬調(diào)制 (PWM) 四開關(guān)降壓-升壓控制器（例如 TI 的LM34936 和LM5176）不提供訪問 V REF的能力，那么改變反饋電壓就成為唯一的方法。

為了幫助我們設(shè)計(jì)使用具有動(dòng)態(tài)輸出電壓的升降壓控制器的系統(tǒng)，在本系列中，我將討論一些使用反饋信號(hào)來(lái)調(diào)整輸出電壓的選項(xiàng)。第一部分將重點(diǎn)介紹使用開關(guān)電阻器，而第二部分則提出一種不同的方法，需要更少的組件和信號(hào)線。

2.了解 V OUT設(shè)置和反饋信號(hào)

圖 1 顯示了控制器和誤差放大器的典型 V OUT設(shè)置。通過(guò)在數(shù)據(jù)表中查找誤差放大器的 V REF，公式 1通過(guò)設(shè)置 R 1和 R 2的值來(lái)計(jì)算 V OUT：

圖 1：反饋電路和 V OUT設(shè)置

3.使用開關(guān)電阻調(diào)節(jié) V OUT

圖 2 顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的選項(xiàng)，通過(guò)結(jié)合一個(gè)開關(guān) S 1在兩個(gè)電壓電平之間動(dòng)態(tài)調(diào)整 V OUT。假設(shè)S 1是理想開關(guān)，其阻抗在關(guān)斷時(shí)為無(wú)窮大，在導(dǎo)通時(shí)為0 Ω。當(dāng)開關(guān) S 1關(guān)閉時(shí)，R 3不在 V OUT設(shè)置的圖中，只是與公式 1 中給出的相同。為了避免在此討論中混淆，我們假設(shè)電壓為 V OUT1，如所表達(dá)的通過(guò)等式 2：

如果 S 1導(dǎo)通，它將使 R 3與 R 1并聯(lián)。新的輸出電壓 V OUT2將滿足公式 3：

在哪里

這導(dǎo)致V OUT2大于V OUT1。通過(guò)求解方程 2 和 3，我們可以確定電阻值。通過(guò)切換 S 1，我們可以在 V OUT1和 V OUT2之間切換 V OUT。

圖 2：使用開關(guān)電阻器調(diào)節(jié)V OUT

4.防止錯(cuò)誤的 OVP 觸發(fā)

LM34936 和 LM5176 等一些 PWM 控制器具有內(nèi)置輸出過(guò)壓保護(hù) (OVP)，通過(guò)監(jiān)控反饋 (FB) 引腳電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果 FB 引腳高于 V REF 10% 以上，控制器就會(huì)觸發(fā) OVP 并停止開關(guān)，直到 FB 電壓低于 OVP 閾值的滯后。由于此功能，應(yīng)防止任何突然的電阻器切換，因?yàn)橥蝗魂P(guān)閉 S 1會(huì)導(dǎo)致 FB 電壓瞬間上升并產(chǎn)生錯(cuò)誤的 OVP 事件。解決方案是逐漸切換S 1，其中R 5和C 1延遲S 1的開/關(guān)命令以逐漸接合或脫離R 3。

選擇電阻電容 (RC) 延遲時(shí)間常數(shù)涉及幾個(gè)因素；RC 需要與環(huán)路響應(yīng)時(shí)間以及應(yīng)用指定的V OUT電平之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間相匹配，以便在兩個(gè)電壓輸出之間實(shí)現(xiàn)正確轉(zhuǎn)換。

5.多電壓編程

添加開關(guān)電阻器支路可以設(shè)置額外的 V OUT電平。圖 3 顯示了一種使用三個(gè)開關(guān)電阻器支路來(lái)設(shè)置USB Type-C PD 應(yīng)用的四個(gè) V OUT電平的方法。

圖 3：四個(gè) V OUT設(shè)置的三個(gè)開關(guān)電阻支路

表 1 總結(jié)了四種不同電壓的編程方案。

表 1：USB Type-C PD 的編程開關(guān)電阻器

如圖 4 所示，確保切換到不同的電阻器不會(huì)在反饋回路中觸發(fā)錯(cuò)誤的 OVP 事件非常重要。為每個(gè)開關(guān)結(jié)合一個(gè) RC 將有助于避免 OVP 事件，同時(shí)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間切換到適當(dāng)?shù)碾妷很墶?

圖 4：逐漸切換電阻以避免在動(dòng)態(tài) V OUT調(diào)整期間觸發(fā) OVP 事件

結(jié)論

通過(guò)將開關(guān)和電阻器集成到反饋回路中，降壓-升壓轉(zhuǎn)換器可以為 USD Type-C PD 和無(wú)線充電應(yīng)用動(dòng)態(tài)調(diào)整 V OUT。這種方法直接、簡(jiǎn)單且易于實(shí)施。使用四開關(guān)降壓-升壓控制器時(shí)，需要控制開關(guān)的速度。