PD3.1 来势汹汹

USB-PD这个名词在当下对我们来说已经不再陌生，全名 USB Power Delivery，其从2012年到2015年陆续发布了PD1.0，PD2.0，PD3.0，当时主要针对智能手机领域的快充应用，随着电池容量的上升，与其他的快充协议一样，如华为的Super charge，MOTO的Turbo charge，OPPO的VOOC charge，魅族的mCharge等等，市场份额陆续增长。

在2017年2月USB-IF组织发布了重要更新，可编程电源PPS(Programmable Power Supply)，旨在为当今的快速充电解决方案提供统一的规范。瞬间，PD快充在2017 年至 2018 年的旗舰手机的标配。PD以双向快充，以及各种协议的兼容的特点使其迅速在其他领域快速推开，在移动电源、支付类设备、相机、平板电脑、笔记本电脑、显示器、穿戴式设备等等都加持的快充。从2018年至今，又有越来越多。

在2020年5月25号，USB-IF协会推出了USB Type-C线缆和接口标准v2.1版本，其中更新了有关供电能力的章节。USB PD3.1规范将原来的USB PD3.0内容归到标准功率范围（Standard Power Range，简称SPR）里面，最大功率保持100W不变；同时增加了扩展功率范围（Extended Power Range，简称EPR），最大功率由100W扩展到240W。

根据USB-IF协会公布的资料显示，在扩展功率范围EPR中，新增了28V、36V和48V三种固定电压档和三种可调电压档（Adjustable Voltage Supply，简称AVS）。

其中最大电流等级维持最大5A不变；100-140W功率是28V AVS，电压范围是15V-28V；大于140W到180W功率是36V AVS，电压范围是15V-36V；大于180W到240W是48V AVS，电压范围是15V-48V。

功率电感面临的挑战

PD的输入/输出电压抬升到28V/36V/48V后，在PD电路中的Power部分，将发生很大的变化。从应用终端，需要支持更高的输入/输出电压，除了电源拓扑中的功率管要选用更高制成的工艺外，在功率电感的选型上，也发生了非常巨大的变化。我们先梳理一下电感耐压是怎么一回事。

关于电路中，功率电感的电流，电压波形，上一篇文章我们有详细讲述其工作原理，具体可参考：《电感，只看DCR，饱和电流吗？》。但这都是理想中的工作波形，实际上，在真正的开关电源电路中，工作起来的电压波形是这样的。

在我们之前介绍开关电源原理时，理想的SW电压波形应该是规整的方波，但为何在实际电路中，SW voltage waveform上升沿和下降沿会有一个尖峰呢，这个尖峰会有什么影响呢？

我们将一个周期的功率回路的寄生电路进行解析。

在主功率开关管Q1由断开进入闭合时，Q1导通瞬间，正在导通Q2的VD突然被加上反向电压，在瞬间会产生非常大的反向恢复电流，即，从SW到GND会产生很大的di/dt，通过寄生电感L2会产生很高的电压幅值（也在SW节点沿边电压）。且，之后L1、L2与VD反向恢复时的等效电容C产生谐振，进而引发更高的电压尖峰，且伴随着振铃现象。

从实际摘录的波形看，尖峰电压是开关导通时的电压的大致1/4大小，如果功率回路的寄生不够理想，尖峰电感会更高（在大功率PD的应用当中，基本上都是外置开关管，由于功率太大，所以寄生效应是不可避免的）。而此处距离的还只是Buck电路，在升压Boost电路当中，SW的尖峰值会更高，升压的原理是通过电感本身的储能和输入源相互叠加，使得输出电压抬升，在瞬间积压的恢复电流会更大，di/dt也会更大。

在SW出现这样的尖峰脉冲电压，对电感有哪些影响吗？答案是有非常大的影响，在绝大多数便携式消费类产品中，电压都非常低，一般都小于等于24V，所以关于电感的工作电压，绝大多数情况基本不需要关注，但当出现需要高压输入输出的应用时，SW电压被抬升，对电感的应用，这是非常关键的参数。那么高耐压对电感有哪些影响，以下是电感的等效电路图。

以上是电感的等效电路图，在实际的应用当中，这些寄生电路中的Rp亦称之为绝缘电阻，当输入电压通入电感的某一个电极，铜线与磁芯之间，当有超过极限绝缘电压值的时候，将会击穿Rp，使得电感电极一端与另一端发生短路，使得电路发生损坏。

针对PD3.1，需要28V，36V，48V的输出时，不论是多节锂电池串联的应用，还是24V去升降压的电源电路，在SW端的瞬间工作电压是非常高的。

三体微超高工作耐压的一体成型电感，支持非常高的工作电压，绝大部分系列支持100V以上的绝缘耐压（个别型号可以支持150V以上的耐压特性），绝缘耐压指的是内部铜线与外部磁芯之间的绝缘特性，如果在高工作电压时，选用低绝缘耐压的功率电感，电感一端的电极会直接穿过磁芯直接到达电感另一端的电极，使得电路发生损坏。

三体微，推荐SCHH1260 Series，大功率贴片电感，优化了ACR，采用低热阻磁粉，优化效率，电感温升，根据实际搭配的的电源拓扑，选取2.2-22uh的感值。欢迎索取详细资料。