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設計具有競爭優(yōu)勢的USB OTG電源

發(fā)布時間:2017-05-12 責任編輯:susan

【導讀】通用串行總線即“USB”已經(jīng)流行許久; 起初USB設備便具有主設備和從設備之分:傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來自主設備如電腦,數(shù)據(jù)傳輸至從設備如手機、鼠標或鍵盤。但隨著消費電子產(chǎn)品的發(fā)展,從智能手機到U盤、從平板電腦到智能手機以及從相機到打印機之間的數(shù)據(jù)傳輸需求也隨之增加。
 
USB On-the-Go(OTG)是使設備能夠充當主設備或從設備的規(guī)范。USB OTG可廣泛應用于PC、智能手機、ePOS(電子銷售點)和移動電源。主設備或從設備的角色可以根據(jù)協(xié)議進行改變。數(shù)據(jù)可從智能手機或相機傳輸存儲到U盤中,當智能手機連接到主設備PC時,智能手機也可以充當從設備。數(shù)碼相機照片可直接上傳至打印機,而無需通過PC傳輸。數(shù)據(jù)可在“從設備”之間相互傳輸。這在我們的日常生活中十分有用。圖1所示為市售的USB OTG驅(qū)動器和USB OTG連接線。
 
圖1:USB OTG驅(qū)動器(左)和USB連接線(右)
 
OTG功能在便攜式設備中非常流行,其中大部分設備由鋰離子(Li-ion)電池(2.7V至4V)供電。USB OTG電源需要一個升壓轉換器(通常為5V)。
 
隨著數(shù)據(jù)傳輸速度不斷提高,USB Implementers Forum多次更新了電源規(guī)格,并于2016年宣布了最新USB OTG設備的USB電源(PD)規(guī)范。該USB PD規(guī)范規(guī)定,5V時的最大電流為3A。TI的TPS61230A高效升壓轉換器可涵蓋此規(guī)范的大多數(shù)應用。對于大多數(shù)便攜式設備來說,由于內(nèi)部空間有限,所以封裝尺寸和散熱性能就顯得至關重要。TPS61230A在尺寸和性能(效率、散熱)之間實現(xiàn)了良好平衡,并且滿足了鋰離子電池USB PD的最大5V/2.4A的功率需求,如圖2所示。
 
圖2:USB OTG Vbus電源框圖
 
TPS61230A基于谷值限流模式控制方案,最小開關電流為4.8A。該器件集成了兩個低RDS(on)FET(18mΩ/高速,21mΩ/低速),這使其具有更高的效率和更良好的熱性能。在室溫條件下,VIN = 3.6V,VOUT = 5.0V,IOUT = 2.0A時,只能實現(xiàn)25℃的升溫,如圖3所示。
 
圖3:熱性能和EVM
 
TPS61230A頻率可高達1.15MHz,可適用于小尺寸的電感和電容。TPS61230A 為緊湊型;QFN(四方扁平無引線)2mm×2mm封裝只有七個管腳。封裝下方的增強型電源總線有助于散熱(熱電阻為56℃/W,電源總線下方有通孔)。TPS61230A 在電力系統(tǒng)中極易設計,而七個管腳使得印刷電路板(PCB)布局極其簡單。
 
圖4所示為不同輸入電壓的效率曲線。在VOUT = 5V和VIN = 3.6V時,TPS61230A具有3A的出色輸出容量;效率可高達94%。
 
圖4:測試條件:VOUT = 5V,L =1μH(XFL4020-102MEB)
 
總之,由于高側和低側MOSFET的導通電阻都很低,TPS61230A可使您的設計更加緊湊、更加冷卻、更加強大。
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