同时打开两个FET,不仅允许两倍的电流通过USB PD控制器;还可以通过VBUSFET大大降低损耗。许多应用有着非常严格的功率预算。高RDS(on)VBUS FET会阻碍USB Type-C在某些应用中的使用。TI通过提供更低的 RDS(on)集成电源路径解决方案解决了这一问题,从而可以在以往从未考虑过的领域使用USB Type-C。
VBUS电源路径保护
当设计一个高功率系统时,保护用户和系统免受可能在电源路径上发生的任何有害事件至关重要。***难以防范的事件是VBUS对地短路。在这种情况下,VBUS上的电流会迅速增加;在这些高电流电平造成损坏之前,电源路径必须立即断开FET。如果FET未快速断开,突增电流可能会损坏FET和系统的其余部分。
市场上的许多 USB PD 控制器都没有集成电源路径。通过这些类型的 USB PD 控制器,硬件设计人员可以使用分立元件提供保护。离散地实施过电流保护方案可能很繁琐;它通常涉及使用带有电流检测放大器的检测电阻。然后将电流检测放大器的输出馈入比较器,该比较器会触发 USB PD 控制器上的故障 GPIO,或激活电路以禁用 VBUS FET 的栅极。这不是***的解决方案,因为设置比较器后,就无法调整过流跳变点。如果 VBUS对地短路,那么相比通过集成电源路径进行检测,分立式解决方案将需要更长的时间来检测短路并断开 FET。
与过流保护一样,实施反向电流保护,可以保护系统免受不合规USB PD设备或适配器的影响。使用没有集成电源路径的USB PD控制器需要离散地实现反向电流保护,这是选择USB PD控制器时需要考虑的另一个设计因素。一个集成了电源路径和保护的USB PD控制器可以节省设计时间,因为所有保护均已集成。这使您可以专注于设计的其他方面,而无需考虑外部电源路径和离散保护的设计。
图4重点说明了在具有适当保护的电源路径的VBUS对地短路期间会发生的情况。当VBUS上的电流迅速上升至约35 A时,USB PD控制器检测到此大电流并立即断开FET。VBUS对地短路保护必须通过硬件比较器作为固件来实现。固件实现无法足够快速地做出反应以保护电源路径和系统,这种电源路径快速关断可在发生硬短路时保护系统和FET。