USB Type-C是USB-IF協會推出的一種新型的高功率USB接口標準,主要用于智能手機、筆記本電腦和便攜式電子設備。USB Type-C標準推動了USB供電規范的改變,相對于傳統的USB接口,USB Type-C接口具有如下幾大優點:
● 可配置高達100 W的充電能力,接口最高可支持5A;
● 支持USB3.2 20Gb/s的數據率,USB4是40Gb/s;
● 可正反插,易于連結,接口插拔壽命大于10000次;
● 接口對于手機足夠纖細,對筆記本和平板足夠強大;
● 類似于USB2.0 Micro-B(標準智能機接口)尺寸;
● 改善EMI( 電磁干擾) 及緩和RFI( 射頻干擾)。
基于以上的優勢,USB Type-C和USB PD正在迅速得到頂級汽車電子制造商的支持,開始在汽車前裝系統得到應用。一般來說,汽車鉛酸電池的電壓范圍為9V-36V。而USB Type-C的輸出需要支持5V-20V輸出電壓范圍,如果是可編程電源(PPS)輸出,輸出電壓甚至要覆蓋3.3V-21V的寬輸出電壓范圍。不同于傳統的汽車電池或其他充電電源的降壓式功率轉換,把汽車電池的供電電壓轉換為USB PD輸出,還需要一個可調Buck-Boost轉換器,以便能夠同時實現升壓和降壓功率轉換。
慧能泰半導體(Hynetek)聯合亞德諾半導體技術有限公司(ADI)推出了一款60W汽車前裝USB PD解決方案,采用了LT8390+HUSB350的芯片組合,可以通過汽車級EMI標準CISPR 25 Class 5級的嚴格考驗。圖1給出了一個完整設計的實物照片。

LT8390是ADI公司推出的一款獨特的150kHz-600kHz同步四開關Buck-Boost控制器。它可提供5V至20V的輸出電壓(20V、3 A時最高輸出60W),以通過汽車電池為USB-C設備供電。如此高的控制器開關頻率使得解決方案尺寸很小,帶寬很高,并且AM無線電頻帶之外的EMI很低。擴頻調頻和低EMI電流檢測架構均有助于LT8390應用通過CISPR 25 Class 5級EMI標準的嚴格考驗。
HUSB350是一顆高性能、高集成度的USB PD3.0 PPS協議芯片,集成了多種方便易用的功能,可以幫助您設計一款更可靠,性價比更高的產品,圖2給出了規格書首頁。HUSB350的主要規格如下:
● 通過USB PD3.0 PPS認證,TID:1508;
● 支持多達五檔FPDO和多達二檔APDO;
● 自帶VCONN電源和USB電子標簽芯片(eMarker )檢測,支持5A、148W大功率輸出;
● 智能降功率功能(適用于QFN封裝),支持USB-C + USB-A 任意瓦特數降功率功能和雙USB-C輸出盲插降功率功能;
● CC引腳支持28V高壓,有效保護CC腳與VBUS高壓短路的風險;
● 支持多次燒寫,可通過Type-C口快速燒錄。

圖3是LT8390+HUSB350組合在汽車前裝應用的系統示意圖。圖4給出了該系統的完整原理圖。


得益于LT8390的優越性能,LT8390+HUSB350系統在5V-20V全輸出電壓保持88%至95%的效率。圖5至圖8給出了不同輸入電壓、不同輸出電壓的效率曲線。




LT8390具有多種獨特的降低EMI的特性,可實現高功率轉換和低噪聲性能,從而簡化其在汽車系統中的實現。圖9至圖11分別給出了傳導EMI和輻射EMI的性能。



LT8390+HUSB350系統支持在不同負載的情況下的輸出電壓動態調整,實現所需的母線電壓。圖12至圖13給出了不同負載電流下輸出電壓動態調節的過程。


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