Este documento es un informe de ingeniería que describe una fuente de alimentación USB PD de 27 W configurable de 5 V/3,0 A, 9 V/3 A o de 3 a 11 V, que ajusta el voltaje y la corriente a los protocolos USB PD 3.0 y PPS. Esta fuente de alimentación utiliza el controlador de alimentación integrado InnoSwitch3-CP de Power Integrations y el controlador PD USB Cypress CCG3PA (CYPD3175). Este diseño demuestra la alta densidad de potencia y la eficiencia que se puede lograr gracias al alto nivel de integración del controlador InnoSwitch3-CP, que proporciona un rendimiento excepcional.
explicación del circuito
El fusible F1 aísla el circuito y protege contra la falla de los componentes. El estrangulador de modo común L1 con condensador C8 atenúa EMI. El puente rectificador BR1 rectifica el voltaje de línea de CA y proporciona CC rectificada de onda completa a través del filtro que consta de C2, L2 y C3. El inductor L2 y los condensadores C2 y C3 forman un filtro pi. Este filtro proporciona filtrado de ruido de modo diferencial y común. El termistor RT1 limita la corriente de irrupción cuando la fuente de alimentación está conectada a la alimentación de CA entrante. X condensador C1 proporciona filtrado de ruido de modo diferencial.
Circuito integrado InnoSwitch3-CP primario
Un extremo del primario del transformador está conectado al bus de CC rectificado. El otro está conectado al terminal de drenaje del MOSFET dentro del InnoSwitch3-CP IC (U1). Las resistencias R6 y R7 detectan subtensión y sobretensión en la línea U1.
Una abrazadera RCD de bajo costo que consiste en el diodo D1, las resistencias R1 y R2 y el capacitor C4 limita el voltaje máximo de drenaje de U1 en el momento en que se apaga el MOSFET dentro de U1. La abrazadera ayuda a disipar la energía almacenada en la reactancia de fuga del transformador T1.
InnoSwitch3-CP CI secundario
El lado secundario del InnoSwitch3-CP IC proporciona voltaje de salida, detección de corriente de salida y control a un MOSFET que proporciona rectificación síncrona. El secundario del transformador es rectificado por MOSFET Q2 y filtrado por capacitores C10 y C11. Los amortiguadores RC R9 y C9 reducen el timbre de alta frecuencia durante los transitorios de conmutación que causan EMI radiada.
La compuerta de Q2 es activada por el controlador del lado secundario dentro del IC U1 en función del voltaje del devanado detectado a través de la resistencia R10 y suministrado al pin FWD del IC.
Interfaz USB tipo C y PD
En este diseño, CCG3PA CYPD3175-24LQXQ (U3) es el controlador USB tipo C y PD. La salida InnoSwitch3-CP alimenta el dispositivo CCG3PA. Los pines IS y FB del InnoSwitch3-CP IC están conectados directamente al CCG3PA IC. P-MOSFET Q3 convierte el receptáculo USB tipo C en un enchufe frío cuando no hay ningún dispositivo conectado al cargador de acuerdo con la especificación USB tipo C. La compuerta de P-MOSFET Q3 es impulsada directamente por el CCG3PA IC. La descarga de la salida VBUS después de Q3 también se realiza internamente por el CCG3PA IC.
El protocolo USB PD se comunica a través de la línea CC1 o CC2 según la dirección en la que se conecte el enchufe tipo C.