USB PD全稱為USB Power Delivery，是由USB-IF組織制定的一種快速充電協(xié)議，也是目前市場(chǎng)非?？春玫囊环N協(xié)議，可以支持輸出功率高達(dá)100W；Type-C是一種接口規(guī)范，能夠支持傳輸更大的電流。USB PD應(yīng)用市場(chǎng)不僅包含智能手機(jī)，平板電腦，筆記本電腦，游戲本，移動(dòng)硬盤，數(shù)碼相機(jī)，電動(dòng)工具等傳統(tǒng)領(lǐng)域，而且在未來(lái)的VR，智能家居等新興領(lǐng)域也將有一席之地。多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)了無(wú)限可能和商機(jī)。

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的PD 快充有18W、25W、30W、45W、65W；輸出電壓有5V、9V、12V、15V、20V。（100W、120W也有一定的需求量，這個(gè)后面專門來(lái)介紹，此篇主要講65W及65W以內(nèi)功率段的，這個(gè)功率段的一般會(huì)用flyback拓?fù)鋪?lái)做，超過(guò)這個(gè)功率段的所用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不一樣，MOS管選型將有很大的差異）。

PD快充原理圖

由上圖可以看到：PD快充電源中有3個(gè)地方會(huì)用到MOSFET，紅色箭頭位置，初級(jí)主芯片PWM開(kāi)關(guān)（Q1），次級(jí)同步整流管SR（U2），次級(jí)輸出控制開(kāi)關(guān)Vbus（Q3）。初級(jí)會(huì)用到高壓MOS，次級(jí)用到低壓MOS。我們分別來(lái)講講這三個(gè)地方所用MOS管應(yīng)該注意哪些方面。

1.次級(jí)輸出開(kāi)關(guān)控制Vbus

該位置無(wú)開(kāi)關(guān)頻率，作用是控制輸出端的通與斷，對(duì)MOS管的要求是低導(dǎo)通內(nèi)阻，小封裝。P管和N管都會(huì)用到，用P管還是N管主要看協(xié)議芯片定義的是P管還是N管。導(dǎo)通內(nèi)阻Rds_on一般在2mR-20mR，耐壓Bvdss一般選取30V或者40V足夠，常用的是30V。封裝形式用DFN3*3，SOP-8，DFN5*6（相對(duì)較少，應(yīng)用在輸出電流較大的場(chǎng)合）。

這部分應(yīng)用的常用料號(hào)如下表：

2.次級(jí)同步整流SR

該電路有很高的開(kāi)關(guān)頻率，一般是50-80KHZ，高的甚至達(dá)到上百KHZ的頻率，峰值電流和電壓都比較大，所以對(duì)MOS管有以下要求：

1.低導(dǎo)通內(nèi)阻；

2.低結(jié)電容；

3.較強(qiáng)的Eas能力。

對(duì)于18W-30W快充，一般MOS管都是集成到同步整流芯片里面去的（蘋果的快充都是選擇外推的形式，這種形式對(duì)于可靠性和溫升會(huì)更好）。

30W-65W這個(gè)功率段，同步整流MOS一般會(huì)選擇外推的形式來(lái)做。這塊應(yīng)用，對(duì)于MOS管可以從以下幾個(gè)方面來(lái)選?。?/p>

A.耐壓值的選取：一般選取的規(guī)格有60V、80V、100V、120V以及150V，常用的是60V、100V、120V和150V。具體值是根據(jù)輸出電壓來(lái)決定的，比如說(shuō)如果只有5V、9V檔輸出，一般情況下60V耐壓值足夠；如果輸出電壓包含12V、15V、20V,那至少選取100V以上耐壓，這個(gè)都是根據(jù)實(shí)際的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和輸入電壓范圍得出的（輸入電壓范圍，變壓器漏感，匝比，工藝，電路拓?fù)?，吸收電路，開(kāi)關(guān)頻率等都會(huì)影響到這個(gè)尖峰值）；

B.導(dǎo)通內(nèi)阻選?。阂话銜?huì)選擇3mR-15mR不等，根據(jù)功率來(lái)分，18W-30W,一般內(nèi)阻在9-12mR不等；30W-45W,一般內(nèi)阻在6mR-10mR不等，45W以上，3mR-7mR不等。這里需要說(shuō)明的是，不同的封裝，同樣的晶圓，所能支持的功率也不相同。就拿GT52N10這顆料來(lái)說(shuō)，DFN5*6能夠支持的功率在30W到45W，但TO-220封裝的能支持的功率能達(dá)到65W（特殊要求除外，比如說(shuō)結(jié)構(gòu)很緊湊的）。當(dāng)然，客戶產(chǎn)品空間大小，散熱條件等這些都會(huì)影響到內(nèi)阻的選取?？偠灾?，內(nèi)阻的選取是能效，溫升，還有性價(jià)比的綜合考量；

C.開(kāi)啟電壓Vth選?。豪碚撋蟻?lái)講，開(kāi)啟電壓典型值在1.5-2V是比較理想的，是因?yàn)橐紤]5V輸出的時(shí)候要保證MOS管工作在飽和狀態(tài)，而PD快充輸出電壓又會(huì)有5V輸出。特別要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于Vth開(kāi)啟電壓這個(gè)參數(shù)，很多工程師都有一個(gè)誤區(qū)，覺(jué)得只要給到的驅(qū)動(dòng)電壓達(dá)到規(guī)格書(shū)上標(biāo)稱那個(gè)值就可以了，實(shí)際上這是一個(gè)很大的錯(cuò)誤。

我們要從開(kāi)啟電壓的定義來(lái)看就不難理解了：Vth指當(dāng)DS通過(guò)250uA電流時(shí)，加在G、S兩端的電壓，這個(gè)值就是開(kāi)啟電壓。也就是說(shuō)此時(shí)MOS管的負(fù)載電流只有250uA，而實(shí)際應(yīng)用情況是電流會(huì)遠(yuǎn)大于250uA，如果給的驅(qū)動(dòng)電壓不夠，管子將處在放大狀態(tài)，很容易導(dǎo)致熱擊穿。一般建議Vgs給的電壓在典型值2.5倍以上，基本可以讓管子處在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。市面上我們也會(huì)看到很多在這塊應(yīng)用的MOS的開(kāi)啟電壓典型值達(dá)到了3V，但也能使用，為什么？這個(gè)就是由同步整流驅(qū)動(dòng)IC來(lái)決定的，高開(kāi)啟能不能用，取決于同步整流IC的驅(qū)動(dòng)電壓。

D.結(jié)電容的選?。篜D應(yīng)用這塊因?yàn)楣β时容^小，一般都是選擇Flyback反激這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)做，工作頻率在50-80K不等，頻率不是很高，所以對(duì)結(jié)電容一般沒(méi)有明確要求，當(dāng)然，肯定不能太大。太大會(huì)增加開(kāi)關(guān)損耗，那么電源的效率也會(huì)更低；結(jié)電容太小會(huì)影響EMI，所以需要折中考慮的，兼顧能效和EMI。同步整流MOS主要用到的封裝形式有DFN5*6，SOP-8，TO-220，TO-252,TO-251等，不同的客戶會(huì)選擇不同的封裝形式，并沒(méi)有統(tǒng)一的，主要是看客戶的產(chǎn)品的空間位置大小，價(jià)格等綜合因素的考量。

同步整流應(yīng)用常用料號(hào)如下表：

3.初級(jí)PWM開(kāi)關(guān)管

PWM開(kāi)關(guān)管的選?。焊邏篗OS，一般會(huì)選擇Coolmos電壓有600V、650V、700V，主要是650V的。電流一般選取4A或者7A的，靠近100W的會(huì)選取11A的。電壓的選取是要根據(jù)實(shí)際測(cè)試的效果來(lái)看，650V的居多，這個(gè)與變壓器的設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。電流的選取主要是看效率和溫升的實(shí)際測(cè)試情況來(lái)做調(diào)整。

例如以下Coolmos：