一 前言
在目前的車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)中，USB接口已經(jīng)成為系統(tǒng)的標(biāo)配。隨著大電池容量的便攜設(shè)備的流行，做為車(chē)載充電接口的USB電源，需要提高更大的電流以滿(mǎn)足設(shè)備的需要。目前主流方案中，單個(gè)USB口的負(fù)載能力需要達(dá)到2.5A。
車(chē)載USB系統(tǒng)的架構(gòu)為：從汽車(chē)蓄電池取電，經(jīng)過(guò)降壓電路后得到5V的穩(wěn)定電源，提供給USB的VBUS。汽車(chē)蓄電池的電壓并不是一個(gè)穩(wěn)定的電壓，其變化范圍是非常大的，以小型乘用車(chē)為例，其蓄電池電壓典型值為13V，電壓范圍為9~16V，在啟停等惡劣情況下，會(huì)低至6V，甚至更低。不少整車(chē)廠對(duì)USB電源有著非常嚴(yán)苛的要求，6V電池電壓下要保證5V輸出，考慮到輸入端的反極性保護(hù)及線(xiàn)損，USB電源的輸入端電壓會(huì)更低。這對(duì)車(chē)載USB電源的設(shè)計(jì)是個(gè)挑戰(zhàn)。
Buck電路是最常用的降壓開(kāi)關(guān)電源。圖1所示為非同步的Buck電路。
其工作原理為，當(dāng)上管S1開(kāi)通時(shí)，電源VIN向負(fù)載供電，電感L1儲(chǔ)能，電感上的電壓為VIN-VO。當(dāng)上管S1關(guān)閉后，電感L1向負(fù)載提供能量，電感上的電壓為-VO。圖二所示為電流連續(xù)模式下的BUCK電路的工作原理及波形。根據(jù)電感伏秒平衡可以得到
最后可以解出
圖2.電流連續(xù)模式下的非同步buck的工作原理
常用的BUCK電路，出于成本考慮，會(huì)選用N溝道MOSFET。但是在車(chē)載USB電源的應(yīng)用中，成本較高的P溝道MOSFET卻更有優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)公式2，如果需要實(shí)現(xiàn)在VIN=5.7V下，保證VO=5V。那么最大占空比為，
