低成本用電設(shè)備完整方案含12V buck轉(zhuǎn)換器、PD供電電路

低成本用電設(shè)備完整方案含12V buck轉(zhuǎn)換器、PD供電電路

如圖1所示電路為完備的PD供電電路,具有一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器,輸出12V電壓時(shí)可提供高達(dá)0.85A的電流。MAX5953A內(nèi)置高邊、低邊功率開關(guān)FET,低邊FET不能配置為同步整流二極管。因此,buck轉(zhuǎn)換器僅使用高邊FET。因?yàn)镮C內(nèi)部的限流電路工作時(shí)利用低邊FET電流產(chǎn)生的壓降,該電路不具備自動(dòng)電流限制功能。啟動(dòng)時(shí),保險(xiǎn)絲F1提供短路保護(hù)。

MAX5953具有如下特性：

1.TVS二極管D1用于抑制瞬間尖峰電壓和反向電壓。

2.該電路根據(jù)輸入電壓不同工作在三種模式：PD偵測(cè)模式、PD分級(jí)模式和PD供電模式。使用或沒有使用二極管電橋情況下的電壓門限都符合IEEE 802.3af標(biāo)準(zhǔn)。

·在PD偵測(cè)模式下,供電設(shè)備(PSE)在VIN施加兩個(gè)1.4V至10.1V、最小步長為1V的電壓,并記錄這兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流測(cè)量值。PSE隨后計(jì)算V/I,確認(rèn)25.5k的特征電阻R1是否存在。此模式下,MAX5953A的絕大部分內(nèi)部電路是關(guān)斷的,且偏置電流低于10μA。

·在分級(jí)模式下,PSE根據(jù)PD的功耗要求對(duì)PD進(jìn)行分級(jí)。電阻R2 (255)通知PSE,PD將在最大功率為6.49W至12.95W的3級(jí)模式下工作。當(dāng)電源進(jìn)入供電模式時(shí),分級(jí)電流關(guān)斷。

·當(dāng)VIN上升到38V UVLO門限電壓以上時(shí),MAX5953A進(jìn)入供電模式并逐漸打開內(nèi)部MOSFET,抑制浪涌電流。

3.完成開啟過程,且VOUT - VEE = 1.23V時(shí),PGOOD進(jìn)入漏極開路模式。軟啟動(dòng)電容C15由內(nèi)部33μA的上拉電流充電,給DC-DC轉(zhuǎn)換器提供軟啟動(dòng)。通過設(shè)定分壓電阻R6/R7和1.33V的DCUVLO的電壓門限,DC-DC轉(zhuǎn)換器在達(dá)到VOUT = -30V (相對(duì)于V+)以前沒有開始工作。

4.因?yàn)?級(jí)功率限制最大功率為12.95W,當(dāng)輸出電壓為12V、電源轉(zhuǎn)換效率為80%時(shí),負(fù)載電流限制在0.85A。

熱插拔電路說明

UVLO的默認(rèn)啟動(dòng)電壓為38.6V,默認(rèn)關(guān)斷電壓約為30V。利用V+和VEE間的分壓電阻(中心抽頭接在UVLO)可以將UVLO的啟動(dòng)、關(guān)斷電壓設(shè)置在12V至67V之間的任意值。

達(dá)到UVLO門限電壓時(shí),以10μA電流給FET柵極充電,內(nèi)置FET將緩慢導(dǎo)通。緩慢的導(dǎo)通過程使100μF電容C6的充電電流最小。該電路中,OUT的熱拔插輸出電壓以大約910mV/ms的速率下降,電壓作用到輸入端大約8ms后開始下降,見圖2。

PWM電路說明

DC-DC轉(zhuǎn)換器是典型的buck轉(zhuǎn)換器,使用內(nèi)部高邊FET和外部肖特基同步整流二極管。輸入電壓范圍為30V (由DCUVLO的分壓電阻設(shè)置)至60V,該范圍對(duì)應(yīng)的降壓比為最小2.5:1至最大5:1,對(duì)應(yīng)的占空比為20%至40%。開關(guān)頻率由R4、C4設(shè)定為532kHz,以提供最小420ns的導(dǎo)通脈沖寬度,保持低開關(guān)損耗。

軟啟動(dòng)過程包括一下操作時(shí)序：限制OPTO反饋電壓使其不要比CSS端電壓高出1.45V,由內(nèi)部33μA電流源給CSS端電容充電。PGOOD將CSS初始電壓箝位至GND,而當(dāng)OUT與VEE之間的差值小于1.2V時(shí),熱拔插功能完成,PGOOD釋放。該過程允許啟動(dòng)時(shí)反饋信號(hào)緩慢上升,緩慢增大占空比可以避免輸出過沖。啟動(dòng)時(shí)OPTO引腳的上升斜率體現(xiàn)了軟啟動(dòng)特性(圖3),當(dāng)VOPTO電壓約為2V時(shí),斜坡電壓處于正常工作狀態(tài)。圖4所示為重載時(shí)的情況,圖5所示為輕載時(shí)的工作情況。

控制器工作在電壓模式,前饋電壓斜率由R3和C3設(shè)定。OPTO信號(hào)與RAMP電壓進(jìn)行比較。