一種雙路USB功率開關的設計.pdf

1、USB（Universal Serial Bus）是一種新型的總線標準，憑借其即插即用、接口可擴展等優(yōu)點而得到了迅速普及。一個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)中的關鍵元件——USB功率開關（USB Power Switch），本文成功設計了一款完全符合USB2.0工業(yè)規(guī)范[1]的雙路USB功率開關。
　　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的變化。本文在預先設定電路功能和指標時，完全遵守USB2.0的規(guī)定。在功能設計上，不僅具有限流、電源切換和故障報告等基本功能，還具有軟啟動、1ms故障信號延時、過溫保護、欠壓鎖定等增強功能。本文設計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，典型的限流值設定在1A，欠壓鎖定的閾值為1

3、.8V。
　　在電路設計時，先根據(jù)整體的功能設計把電路分為12個子電路，接著為每塊子電路定義功能和指標，之后按照這些功能和指標搭建各個子電路。搭建子電路時，本文采用人工設計和EDA軟件輔助相結合的方法，所有電路都經過詳細推導和演算，并用電路仿真工具HSPICE進行驗證。在整體電路仿真時，考慮了芯片各種可能的應用環(huán)境（如輸出短路，電源突降等情況），逐一進行功能驗證。
　　本文第二章闡述了整體電路的工作原理；第三章有重點地對若干

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