为主控制器提供偏置功率需要在变压器上进行辅助绕组以及整流和过滤电路。更糟糕的是，USB PD充电器输出电压的范围很大。例如，USB PD标准功率范围涵盖了从5 V到20 V的输出电压，的USB PD扩展功率范围使输出电压升高至48V。由于辅助电压与输出电压成正比，因此主控制器上的偏置电压范围会增加，需要额外的电路和降解效率。在此功率提示中，我将引入一种自偏的反式转换器解决方案，以应对这些设计挑战。
　　处理广泛的偏置电压

　　图1，图2，图3和图4显示了处理USB PD充电器应用中宽偏置电压范围的四种不同方法。常规方法包括使用线性调节器，轻拍的辅助绕组，甚至添加额外的DC/DC开关转换器来调节偏置电压。所有这些方法都将增加组件计数，增加成本或增加功率损失。另外，自偏见完全消除了外部组件并提高效率。

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　　图1使用离散线性调节器的具有较大输出电压范围的应用的偏置电路。资料来源：德州仪器

      图2使用辅助绕组的偏置电路，用于具有较大输出电压范围的应用。资料来源：德州仪器

    图3使用Boost转换器的应用具有较大输出电压范围的应用的偏置电路。资料来源：德州仪器

     图4使用自偏置VCC的应用宽输出电压范围的应用。资料来源：德州仪器VCC自偏见

　　飞回控制器始终可以直接从整流的交流输入电压中获得偏置功率，但这会导致过多的功率损失。自偏见的关键是从功率阶段收获能量，这可能来自两个来源。一个是开关节点电容器存储的能量。另一个是存储在变压器的主要侧绕组中的能量。 

    如图5所示，基于输入和输出条件理想情况下，集成的自偏电路可以同时进行。

　　图5自偏电路从开关节点电容或磁性电感中收获能量。资料来源：德州仪器图6显示了开关节点电容器的能量收集。这可以节省效率，因为它可以在每个切换周期中回收切换节点电容器中的能量存储。如果当反射输出电压与输入电压相同时，例如AC低线输入，则会发生天然的零电压切换，并且开关节点电容器中没有能量，电感器能量收集将产生生效，其中一小部分主开关通过内部路径将电流定向到VCC CAP。

　　图6 VCC自偏行操作：（a）开关节点上的电容器能量收获，（b）通过主要电流收集电感器能量。资料来源：德州仪器实现无辅助感
　　许多飞回控制器使用辅助绕组来感知输入和输出电压，并检测条件，例如输出过电压或输入欠压。使用自偏的飞回转换器，可以使用开关节点电压进行输入和输出电压传感。如图7所示，感应的电压是输入和反射输出电压的总和。由于主要绕组的平均电压为零，因此开关节点电压的平均电压等于输入电压。

　　对于输出电压传感，它可以采样反射的输出电压，并且需要告知控制器与使用电阻器可编程引脚的转弯比（TI TI TI TR PIN（TI）UCG288266）。

　　图7无辅助电压传感，其中感应电压是输入和反射输出电压的总和。资料来源：德州仪器一旦配置正确，UCG28826等自偏的设备就可以准确地提供各种保护措施，例如耗压和过电压保护。图8显示了USB PD应用程序中的UCG28826。

　　图8使用UCG28826的自偏见USB PD设计，该设计可以准确地提供各种保护措施，例如耗压和过电压保护。资料来源：德州仪器图9显示了故意断开反馈引脚后的过电压保护波形，这是单个故障条件。当输出量升至24.4 V时，对于名义20 V输出，控制器会感觉到输出电压并触发过电压保护。

　　图9无辅助感应示例过电压保护。通道1（CH1）是VOUT，通道2（CH2）为VSW。资料来源：德州仪器原型和测试结果

　　图10显示了带有集成GAN功率开关的TI通用AC输入65W双USB Type-C端口USB PD充电器参考设计。由于UCG28826中的简化自偏和集成的GAN开关，参考设计的功率密度为2.3 W/cm 3和AC/DC阶段的效率为93.2％。无辅助设计还简化了变压器制造并降低成本。表1总结了65 W设计的设计参数。
　　图10通用交流65-W参考设计板。资料来源：德州仪器