在2017年2月USB-IF組織發(fā)布了重要更新，可編程電源PPS(Programmable Power Supply)，旨在為當(dāng)今的快速充電解決方案提供統(tǒng)一的規(guī)范。瞬間，PD快充成為2017 年至 2018 年的旗艦手機(jī)的標(biāo)配。PD以雙向快充，以及各種協(xié)議的兼容的特點使其迅速在其他領(lǐng)域快速推開，在移動電源、支付類設(shè)備、相機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、顯示器、穿戴式設(shè)備等等都加持的快充。從2018年至今，又有越來越多移動電源以及車充支持大功率充電，為PD快充的普及增添動力。

在2020年5月25號，USB-IF協(xié)會推出了USB Type-C線纜和接口標(biāo)準(zhǔn)v2.1版本，其中更新了有關(guān)供電能力的章節(jié)。USB PD3.1規(guī)范將原來的USB PD3.0內(nèi)容歸到標(biāo)準(zhǔn)功率范圍（Standard Power Range，簡稱SPR）里面，最大功率保持100W不變；同時增加了擴(kuò)展功率范圍（Extended Power Range，簡稱EPR），最大功率由100W擴(kuò)展到240W。

根據(jù)USB-IF協(xié)會公布的資料顯示，在擴(kuò)展功率范圍EPR中，新增了28V、36V和48V三種固定電壓檔和三種可調(diào)電壓檔（Adjustable Voltage Supply，簡稱AVS）。

其中最大電流等級維持最大5A不變；100-140W功率是28V AVS，電壓范圍是15V-28V；大于140W到180W功率是36V AVS，電壓范圍是15V-36V；大于180W到240W是48V AVS，電壓范圍是15V-48V。

USB PD3.1拓展了PD快充的應(yīng)用范圍，從20V的最高輸出提升到48V，功率從100W同步提升到240W。功率的增加將拓展更多的應(yīng)用范圍，為多串鋰電池應(yīng)用，便攜式儲能應(yīng)用以及PC等應(yīng)用提供電力。利用通用的USB PD3.1，減少設(shè)備專用充電器的生產(chǎn)，降低產(chǎn)品成本，并且利用USB PD3.1生態(tài)，加速快充普及。

功率電感面臨的挑戰(zhàn)

PD的輸入/輸出電壓抬升到28V/36V/48V后，在PD電路中的電壓轉(zhuǎn)換部分，將發(fā)生很大的變化。從應(yīng)用終端，除了滿足更大的功率外，還需要支持更高的輸入/輸出電壓，除了電源拓?fù)渲械墓β使芤x用更高制程的工藝外，在功率電感的選型上，也發(fā)生了非常巨大的變化。我們先梳理一下電感耐壓是怎么一回事。

關(guān)于電路中，功率電感的電流，電壓波形，上一篇文章我們有詳細(xì)講述其工作原理，具體可參考：《電感，只看DCR，飽和電流嗎？》。但這都是理想中的工作波形，實際上，在真正的開關(guān)電源電路中，工作起來的電壓波形是這樣的。

此圖摘錄于ETA鈺泰科技某款高壓15A開關(guān)電源芯片實測波形

在我們之前介紹開關(guān)電源原理時，理想的SW電壓波形應(yīng)該是規(guī)整的方波，但為何在實際電路中，SW voltage waveform上升沿和下降沿會有一個尖峰呢，這個尖峰會有什么影響呢？

我們將一個周期的功率回路的寄生電路進(jìn)行解析。

在主功率開關(guān)管Q1由斷開進(jìn)入閉合時，Q1導(dǎo)通瞬間，正在導(dǎo)通Q2的VD突然被加上反向電壓，在瞬間會產(chǎn)生非常大的反向恢復(fù)電流，即，從SW到GND會產(chǎn)生很大的di/dt，通過寄生電感L2會產(chǎn)生很高的電壓幅值（也在SW節(jié)點沿邊電壓）。且，之后L1、L2與VD反向恢復(fù)時的等效電容C產(chǎn)生諧振，進(jìn)而引發(fā)更高的電壓尖峰，且伴隨著振鈴現(xiàn)象。

從實際摘錄的波形看，尖峰電壓是開關(guān)導(dǎo)通時的電壓的大致1/4大小，如果功率回路的寄生參數(shù)不夠理想，尖峰電壓會更高（在大功率PD的應(yīng)用當(dāng)中，基本上都是外置開關(guān)管，由于走線原因與工作電流，所以寄生效應(yīng)是不可避免的）。而此處展示的還只是Buck電路，在升壓Boost電路當(dāng)中，SW的尖峰值會更高，升壓的原理是通過電感本身的儲能和輸入電壓相互疊加，使得輸出電壓抬升，在瞬間積壓的恢復(fù)電流會更大，di/dt也會更大。

在SW出現(xiàn)這樣的尖峰脈沖電壓，對電感有哪些影響嗎？答案是有非常大的影響，在絕大多數(shù)便攜式消費類產(chǎn)品中，電壓都非常低，一般都小于等于24V，所以關(guān)于電感的工作電壓，絕大多數(shù)情況基本不需要關(guān)注。但當(dāng)出現(xiàn)需要高壓輸入輸出的應(yīng)用時，SW電壓被抬升，對電感的應(yīng)用，這是非常關(guān)鍵的參數(shù)。那么高耐壓對電感有哪些影響，以下是電感的等效電路圖。

以上是電感的等效電路圖，在實際的應(yīng)用當(dāng)中，這些寄生電路中的Rp亦稱之為絕緣電阻，當(dāng)輸入電壓通入電感的某一個電極，銅線與磁芯之間，當(dāng)有超過極限絕緣電壓值的時候，將會擊穿Rp，使得電感電極一端與另一端發(fā)生短路，同時正處于MOS管導(dǎo)通時期，電感失去限制電流上升能力，從而產(chǎn)生很大的短路電流，直接導(dǎo)致電路發(fā)生損壞。

針對PD3.1，需要28V，36V，48V的輸出時，不論是多節(jié)鋰電池串聯(lián)的應(yīng)用，還是其他升降壓的電源電路，由于輸入或輸出的電壓提升，實際在SW端的瞬間工作電壓是非常高的。

三體微超高工作耐壓的一體成型電感，支持非常高的工作電壓，絕大部分系列支持100V以上的絕緣耐壓，個別型號可以支持150V以上的耐壓特性。如SCHH1260 Series，大功率貼片電感，優(yōu)化了ACR，采用低熱阻磁粉，優(yōu)化效率，電感溫升，根據(jù)實際電源拓?fù)?span id="dfakacdkl" class="ql-author-65078452">需要的感值，選取1.0-22uh的感值。

三體微推出高耐壓一體成型電感SCHH1260系列

用于USB PD3.1大功率電感選型表，SCHH1260，電感尺寸約為13*13*6mm，涵蓋1μH到22μH，滿足常用開關(guān)頻率需求，同時具有加強(qiáng)的絕緣防止短路，電感支持100V耐壓以上。

三體微 SCHH1260尺寸一體成型電感充電頭網(wǎng)共拿到四款樣品，滿足大功率USB PD不同應(yīng)用需求，3T絲印代表三體微電子，3T下方代表的是電感感值。

SCHH1260-1R0M一體成型電感，電感值為1μH，標(biāo)稱直流電阻為1mΩ，飽和電流最大32A。

SCHH1260-3R3M一體成型電感，電感值為3.3μH，標(biāo)稱直流電阻為5.2mΩ，飽和電流最大20A。

SCHH1260-6R8M一體成型電感，電感值為6.8μH，標(biāo)稱直流電阻為8.2mΩ，飽和電流最大13A。

SCHH1260-100M一體成型電感，電感值為10μH，標(biāo)稱直流電阻為12mΩ，飽和電流最大10A。

以上是三體微電子最新推出的用于USB PD3.1電壓轉(zhuǎn)換電感，由于USB PD3.1功率升高，故需要大感量大電流的電感來滿足高功率輸出需求。三體微SCHH1260系列一體成型電感具有100V耐壓，方塊封裝便于增添散熱措施，相較磁環(huán)電感更加適合應(yīng)用在USB PD快充和移動電源以及高壓設(shè)備中。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

USB PD3.0通過時間證明，是一款非常成功的快充標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用方面涵蓋主流消費類設(shè)備，如手機(jī)、筆記本電腦、移動電源等，同時支持的設(shè)備還在不斷增加。但USB PD3.0推出時超前的100W功率，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在高性能計算設(shè)備的需求，USB PD3.1也就應(yīng)運而生。

USB PD3.1相比USB PD3.0，輸出功率由100W提升到240W，電流保持5A不變，電壓由最高20V提升到48V，可以承載更高的功率，可以滿足一些電動工具，掃地機(jī)器人及高性能計算設(shè)備的需求，繼續(xù)拓展USB PD快充的通用性。通過USB PD快充的通用，減少專用充電器的生產(chǎn)，從而減少地球上的垃圾。

三體微針對USB PD3.1應(yīng)用，推出大功率高耐壓電感，可滿足即將到來的48V高電壓輸出。相較磁環(huán)電感，直接貼裝免去過孔焊接步驟，同時扁平設(shè)計可以更好的與導(dǎo)熱材料貼合，便于散熱設(shè)計，適合高功率密度的設(shè)計。

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