USB PD 20W充电器设计方案

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一、方案名称

USB PD 20W充电器设计方案

二、方案简述

此方案是采用InnoSwitch3-Pro离线式恒压/恒流/恒功率准谐振反激式开关IC，实现20WUSB PD充电器电源设计，其中MCU部分可以自行选择，通过I2C协议编程实现与InnoSwitch3-Pro的通讯设计。主要是应用在USB type-C充电器电源中。

三、电源规格

拓扑结构：反激式

输入：交流默认值AC85-265V 50HZ

输出：USB PD 20W（5.0V-3A、9.0V-2.22A）

四、原理图设计

五、PCB设计

PCB的设计要求PI Expert中也给出了：

1 最大化源极区以利于散热

2 可选Y电容连接到初级侧另外的大容量电容干线，实现雷击保护

3 漏极和箝位环路应尽量短；使漏极元件远离初级旁路和输入欠压/过压引脚电路

4 BPP和BPS电容应靠近IC

5 6.4 mm放电针间隙。具有充足爬电距离的火花隙有助于通过Y电容等保护元件避开在静电放电(ESD)时产生的破坏性能量。

6 IS-GND检测电阻应靠近IC

7 将电压引脚检测电阻靠近电压引脚放置

8 将正激引脚检测电阻靠近IC

9 输出SF FET和输出滤波电容回路应尽量短

六、变压器设计

绕组参数与变压器的结构图：

七、设计评估：

损耗百分比图：

八、软件编程设计

通过软件编程指南可以通过I2C接口实现对InnoSwitch3-Pro的数字控制。

以下是部分编程示例：

Voltage Increment Process

复制

//Voltage Increase Routine

if(bVoltIncrease) 

{ 

 //Initial Command Sequence

 if(!bControlFlag_Increase) 

 { 

 I2C_Write16(INNO3PRO_ADDRESS ,INNO3PRO_OVA ,u8_Buffer_OVA ,WR_WORD);

 I2C_Write16(INNO3PRO_ADDRESS ,INNO3PRO_CV ,u8_Buffer_CV ,WR_WORD); 

 bControlFlag_Increase = true; 

 } 

 if(bControlFlag_Increase) 

 { 

 //Check If Vout already reached 90% of the desired Set Point 

 //if(Inno3Pro_Read_Volts() >(Inno3Pro_Get_Register_CV()*0.9)) 

{ 

 //UVA must be written only after New Voltage Setpoint was reached, UVA is Fixed to 3V

I2C_Write16(INNO3PRO_ADDRESS ,INNO3PRO_UVA ,u8_Buffer_UVA ,WR_WORD);

 //New Set Point Was Reached

 bVoutIncOk = true; 

 bControlFlag_Increase = false; 

} 

 } 

 //Return Increment Voltage Status 

return bVoutIncOk; 

}

Voltage Decrement Process

复制

else //Voltage Decrease Routine

{ 

 // UVA is Fixed to 3V 

 I2C_Write16(INNO3PRO_ADDRESS ,INNO3PRO_UVA ,u8_Buffer_UVA ,WR_WORD); 

 I2C_Write16(INNO3PRO_ADDRESS ,INNO3PRO_CV ,u8_Buffer_CV ,WR_WORD); 

 // Immediately Executed after CV 

 // Turn on Bleeder

 Inno3Pro_Bleeder_Enable(true); 

 Do

 { 

 bVout10pct_Flag = Inno3Pro_Read_Status_Vout10pct();

 

 } while (bVout10pct_Flag == true);

 

 //Disable Bleeder 

Inno3Pro_Bleeder_Enable(false); 

 //OVA must be after Bleeder Turn Off to avoid OVP trigger

I2C_Write16(INNO3PRO_ADDRESS ,INNO3PRO_OVA ,u8_Buffer_OVA ,WR_WORD); 

 

 //New Set Point Was Reached

 bVoutDecOk = true; 

 } 

//Return Decrement Voltage Status 

return bVoutDecOk; 

 

}

原理图：

PCB图：

BOM单：

编程指南：