USB 3.1 Type-C 標(biāo)準(zhǔn)允許使用單根 USB Type-C 電纜為更多設(shè)備提供更多功率。源極和灌電流設(shè)備之間所需的握手的一個(gè)關(guān)鍵組件是為端口控制器供電的始終接通降壓轉(zhuǎn)換器。MAX77596具有同類最佳的低靜態(tài)電流和高效率，是支持USB Type-C應(yīng)用的理想選擇。

介紹

新的USB 3.1 Type-C標(biāo)準(zhǔn)有望大大簡(jiǎn)化電子產(chǎn)品的連接。新標(biāo)準(zhǔn)旨在使用相同的Type-C電纜在任何兩個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行高達(dá)100瓦的數(shù)據(jù)和電力傳輸。該設(shè)計(jì)解決方案討論了始終接通降壓轉(zhuǎn)換器的特性，該轉(zhuǎn)換器是源電流和灌電流設(shè)備之間確認(rèn)連接和協(xié)商供電量所需的握手的關(guān)鍵因素。

USB 3.1 C 型標(biāo)準(zhǔn)

USB 3.1 Type-C是一種新標(biāo)準(zhǔn)，支持高數(shù)據(jù)速率和電子產(chǎn)品之間的更高功率傳輸。USB 3.1 可提供 10Gbps 的吞吐量，同時(shí)通過標(biāo)準(zhǔn)電纜提供高達(dá) 3A 的電流，通過增強(qiáng)型電纜提供高達(dá) 5A 的電流。總線電壓可調(diào)節(jié)至20V（使用標(biāo)準(zhǔn)電纜時(shí)為60W/3A，使用增強(qiáng)型電纜時(shí)為100W/5A）。如今，許多筆記本電腦需要的功率不到100W，因此采用Type-C連接器的新型號(hào)可以通過USB端口充電，就像今天的小型設(shè)備充電一樣。

USB 3.1 Type-C 標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜性要求設(shè)備在進(jìn)行電源傳輸之前作為電源提供商（源）或電源用戶（接收器）進(jìn)行協(xié)商。因此，Type-C電纜是“智能”的，需要額外的電路來知道如何正確路由電源和數(shù)據(jù)。Type-C 電纜兩端的連接器是相同的，允許可逆插入。每個(gè)連接器也是可翻轉(zhuǎn)的，這使得它可以在朝上的情況下插入。Type-C USB還允許雙向供電，因此可以對(duì)外圍設(shè)備充電，并且同一設(shè)備也可以為主機(jī)設(shè)備充電。這有望消除許多專有電源適配器和許多類型的USB電纜，最終減少當(dāng)今臺(tái)式機(jī)周圍的迷宮般的電線。

USB 3.1 C 型系統(tǒng)

圖2顯示了一個(gè)典型的筆記本電腦電源管理前端，該前端配備連接到USB Type-C電纜，并由三節(jié)Li+電池組供電（提供7.2V至12.6V之間的電源電壓）。

圖2.USB 3.1 C 型電源管理系統(tǒng)

電源管理集成電路（PMIC）直接由電池供電，而始終接通的降壓轉(zhuǎn)換器通過肖特基二極管從電池或USB源接收電源。反過來，始終接通的降壓轉(zhuǎn)換器為端口控制器供電，端口控制器是仲裁主機(jī)系統(tǒng)μP和電源之間電源交換的器件。連接 USB 后，降壓充電器為電池充電。下面的順序說明了為沒電的電池充電所需的步驟：

電池沒電了

USB C 型電纜已連接

USB C 型電纜檢測(cè)連接并提供初始 5V

始終接通轉(zhuǎn)換器喚醒，并為端口控制器供電

端口控制器協(xié)商電源要求（例如：5A、20V）

系統(tǒng)通過 USB C 型電纜接收所需電源

降壓充電器啟動(dòng)電池充電

始終接通的降壓轉(zhuǎn)換器在所有相位中都起著關(guān)鍵作用。即使最初由 USB 提供相對(duì)較低的輸入電壓（5V 減去肖特基二極管壓降），它也能提供 3.3V 輸出。在正常工作期間，電源能夠隨時(shí)改變功能，迫使灌電流設(shè)備重新協(xié)商，因此降壓轉(zhuǎn)換器必須始終“開啟”。因此，應(yīng)選擇始終導(dǎo)通的降壓轉(zhuǎn)換器，以消耗最小的功率。

MAX77596常接通降壓轉(zhuǎn)換器

MAX77596為小型、同步降壓轉(zhuǎn)換器，集成開關(guān)（圖3中的T1和T2）。該器件設(shè)計(jì)用于在 3.5V 至 24V 的輸入電壓范圍內(nèi)提供高達(dá) 300mA 的電流，同時(shí)在空載時(shí)僅使用 1.1μA 靜態(tài)電流（固定輸出版本）。該器件能夠以 98% 占空比運(yùn)行，從而在接近壓差的情況下工作，非常適合電池供電應(yīng)用。

該器件提供固定 3.3V 和 5V 輸出版本，以及可調(diào)版本。可調(diào)版本允許用戶使用電阻分壓器在 1V 至 10V 之間設(shè)置輸出電壓。頻率固定在 1.7MHz，允許使用小的外部無源器件并減小輸出紋波。片上功率晶體管開關(guān)保證少量物料清單。該器件提供強(qiáng)制 PWM 和跳躍工作模式。

MAX77596采用小型（2mm x 2.5mm）10引腳TDFN封裝，工作在-40°C至+85°C溫度范圍。

極低的靜態(tài)電流

對(duì)于始終接通的器件，低靜態(tài)電流至關(guān)重要，因?yàn)槠骷肋h(yuǎn)不會(huì)關(guān)斷。MAX77596固定輸出版本允許大部分內(nèi)部電路偏置于V電壓外銷（I偏見在圖 3 中）。

圖3.MAX77596降壓轉(zhuǎn)換器固定輸出

這樣只有1.1μA的剩余電流（I支持） 從輸入引腳繪制。圖4顯示了電源電流的溫度行為，I支持.

圖4.空載電源電流與溫度的關(guān)系。

這種巧妙的偏置布置使MAX77596成為同類產(chǎn)品中最佳的低靜態(tài)電流工作。

高效率降壓轉(zhuǎn)換器

低電阻、集成式 MOSFET 開關(guān)即使在 1.7MHz 的高工作頻率下也能實(shí)現(xiàn)高效率。圖5中的效率比較表明，MAX77596與競(jìng)爭(zhēng)器件相比具有高達(dá)5%的優(yōu)勢(shì)。

圖5.效率比較。

結(jié)論

USB 3.1 Type-C標(biāo)準(zhǔn)允許使用一根Type-C電纜為更多設(shè)備提供更多功率。源極和灌電流設(shè)備之間所需的握手的一個(gè)關(guān)鍵組件是為端口控制器供電的始終接通降壓轉(zhuǎn)換器。MAX77596具有同類最佳的低靜態(tài)電流和高效率，是支持USB Type-C應(yīng)用的理想選擇。

審核編輯：郭婷