一種雙路USB功率開關(guān)的設(shè)計(jì).pdf

1、USB（Universal Serial Bus）是一種新型的總線標(biāo)準(zhǔn)，憑借其即插即用、接口可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)而得到了迅速普及。一個(gè)USB系統(tǒng)能否可靠工作需要很多條件，其中最重要的一條就是要有合格的電源管理。本文的研究對象就是USB電源管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件——USB功率開關(guān)（USB Power Switch），本文成功設(shè)計(jì)了一款完全符合USB2.0工業(yè)規(guī)范[1]的雙路USB功率開關(guān)。
　　USB2.0規(guī)范發(fā)布于2000年4月，相對于其之

2、前版本的主要改進(jìn)是大幅提高了USB的傳輸速率，在電源管理方面的要求也有相應(yīng)的變化。本文在預(yù)先設(shè)定電路功能和指標(biāo)時(shí)，完全遵守USB2.0的規(guī)定。在功能設(shè)計(jì)上，不僅具有限流、電源切換和故障報(bào)告等基本功能，還具有軟啟動、1ms故障信號延時(shí)、過溫保護(hù)、欠壓鎖定等增強(qiáng)功能。本文設(shè)計(jì)的芯片有效輸入電壓為2.7V～5.5V，最大工作電流為200μA，最大導(dǎo)通電阻為140mΩ，連續(xù)電流輸出能力為500mA以上，典型的限流值設(shè)定在1A，欠壓鎖定的閾值為1

3、.8V。
　　在電路設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)整體的功能設(shè)計(jì)把電路分為12個(gè)子電路，接著為每塊子電路定義功能和指標(biāo)，之后按照這些功能和指標(biāo)搭建各個(gè)子電路。搭建子電路時(shí)，本文采用人工設(shè)計(jì)和EDA軟件輔助相結(jié)合的方法，所有電路都經(jīng)過詳細(xì)推導(dǎo)和演算，并用電路仿真工具HSPICE進(jìn)行驗(yàn)證。在整體電路仿真時(shí)，考慮了芯片各種可能的應(yīng)用環(huán)境（如輸出短路，電源突降等情況），逐一進(jìn)行功能驗(yàn)證。
　　本文第二章闡述了整體電路的工作原理；第三章有重點(diǎn)地對若干

4、子電路進(jìn)行了詳細(xì)分析，并給出了仿真結(jié)果；第四章給出了整體仿真的一些重要波形。由于篇幅有限，文章只對作者重點(diǎn)參與的子電路進(jìn)行了詳細(xì)分析，對于其他子電路只作了簡單的功能介紹。
　　通過詳細(xì)的電路分析，加之有力的仿真數(shù)據(jù)，有理由認(rèn)為筆者完全達(dá)到了既定設(shè)計(jì)目標(biāo)，成功設(shè)計(jì)了一款雙路USB限流開關(guān)。
　　隨著USB的迅速普及，USB功率開關(guān)的應(yīng)用也將越來越廣泛，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求也將不斷提高。國外的很多半導(dǎo)體公司都已經(jīng)推出了各自的USB功