USB Type-C是一種相對較新的高功率USB外設標準，用于計算機和便攜式電子設備。USB Type-C標準推動了USB供電規(guī)范的改變，不同于長期存在的5 V USB標準，Type-C標準的總線電壓最高可達20 V，電流輸送能力最高可達5 A。連接的USB-C設備可以相互識別并協(xié)商總線電壓——從默認5 V USB輸出到幾個更高的預設電壓等級，以便在需要時實現更快的電池充電和更高的功率輸送（最高可達100 W）。

隨著新車中 USB 端口的普及，為這些端口中的每一個提供電源變得更加重要和繁瑣。他們龐大的數量和不同的位置需要一個強大、簡單和低成本的解決方案，以便為原始設備制造商 (OEM) 提供最快的設計時間并為最終用戶提供最大的功能。

由于使用主汽車電池供電的降壓轉換器通常為 USB 端口供電，因此轉換器必須能夠承受或受到保護，避免汽車電池上不可避免的電壓偏移或尖峰。只有更高額定電壓的降壓轉換器才能承受更高的電池電壓并在電池電壓尖峰期間繼續(xù)運行。

電池充電器中使用的簡單緊湊型降壓調節(jié)器和線性穩(wěn)壓器，僅需要5 V、500 mA至2 A的USB供電，并未充分覆蓋全部Type-C USB電源范圍。Type-C USB電源增加的電壓范圍（5 V至20 V），需要的不僅僅是9 V至36 V（或60 V）汽車電池或其他充電電源的降壓轉換，還需要一個可調降壓-升壓轉換器，以便能夠同時對輸入至輸出電壓進行升壓和降壓。

由于大多數 USB 端口只是為便攜式設備電池充電，乘客通?？梢匀淌芏虝旱墓╇娭袛?。因此，您可以使用過壓保護電路來保護降壓轉換器免受短暫的較高電池電壓的影響，而不是設計一個降壓轉換器來承受過壓。每當電池電壓過高時，過壓保護電路就會斷開降壓轉換器與電池的連接。

此外，對于高功率汽車USB充電器，降壓-升壓轉換器應支持10 A或更高峰值開關電流額定值，并提供低EMI性能。將開關頻率設置在AM無線電頻帶之外并使解決方案保持小尺寸的能力是頗受追捧的特性。高壓單片轉換器（帶片上開關）不能承受如此高的峰值開關電流而不燒毀。

1.方案1

LT8390A 是一款獨特的2 MHz同步四開關降壓-升壓控制器。在2 MHz開關頻率時，它可提供5 V至15 V的輸出電壓（3 A時最高45 W），以通過汽車電池為USB-C設備供電。如此高的控制器開關頻率使得解決方案尺寸很小，帶寬很高，并且AM無線電頻帶之外的EMI很低。擴頻調頻和低EMI電流檢測架構均有助于LT8390A應用通過CISPR 25 Class 5級EMI標準的嚴格考驗。

提高設計的開關頻率允許使用較小的電感，而這常常是寬輸入電壓四開關降壓-升壓穩(wěn)壓器設計中尺寸最大的元件。與150 kHz或400 kHz設計相比，LT8390A的2 MHz開關頻率能力支持使用尺寸小得多的電感。圖1顯示了一個完整設計。除了較小的電感外，該解決方案僅使用陶瓷型輸出電容，無需使用體積較大的電解電容。

2. 方案2

如果需要在輸入端承受過壓，則必須將此類電路與較低額定電壓的器件（例如TPS62130A-Q1）一起使用降壓轉換器。該汽車設備接受高達 17V 的電壓并提供 3A 的電流。通過其同步整流，高效；它的 3mm×3mm 封裝對于其功率級別的轉換器來說很小。

TPS6213XA-Q1 器件是一款易于使用的同步降壓直流/直流轉換器，針對 應用 進行了優(yōu)化。通常為 2.5MHz 的高開關頻率允許使用小型電感器，并且通過使用 DCS-Control? 拓撲技術提供快速瞬態(tài)響應以及高輸出電壓精度。

借助 3V 至 17V 的寬運行輸入電壓范圍，該器件非常適合由中間總線電源軌供電的系統(tǒng)。該器件在輸出電壓介于 0.9V 至 6V 之間時支持高達 3A 的持續(xù)輸出電流（使用 100% 占空比模式時）。輸出電壓啟動斜率由軟啟動引腳控制，從而實現作為獨立電源或者在跟蹤配置下的運行。通過配置使能和開漏電源正常引腳也有可能實現電源排序。

在節(jié)能模式下，該器件可根據 VIN 生成約 17μA 的靜態(tài)電流。如果負載較小，則自動且無縫進入省電模式，并在整個負載范圍內保持高效率。在關斷模式下，該器件處于關斷狀態(tài)，期間的電流消耗低于 2μA。該器件采用 3 × 3mm (RGT) 16 引腳 VQFN 封裝。

除了耐受更高的電池電壓或受到保護之外，許多 USB 端口還需要能夠調節(jié) USB 端口的 5V 電壓以滿足 USB 規(guī)范，即使在負載電流變化和汽車線路上相應的可變電壓降的情況下也是如此。這種電纜壓降補償對于那些將降壓轉換器定位在發(fā)動機控制單元 (ECU) 中且不靠近整個車輛的實際 USB 端口的 USB 端口尤為重要。將降壓轉換器放置在 ECU 中的一個明顯優(yōu)勢是單個印刷電路板 (PCB) 包含所有電子設備，而不是為每個 USB 端口配備大量單獨的 PCB——這可以節(jié)省成本。缺點是每個降壓轉換器都需要電纜壓降補償。

為了克服這個缺點，TPS2549-Q1 USB 端口充電控制器集成了三個有用的功能：用于保護端口免受過流條件影響的限流電路、USB 設備和 USB 主機之間通信所需的協(xié)商以及允許簡單的電纜壓降補償實現。該引腳可輕松與任何降壓轉換器連接，以根據 USB 端口的電流消耗變化調整其輸出電壓。