三体微推出耐压100V一体成型电感，满足USB PD3.1快充应用
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。
PD3.1 来势汹汹
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快充成为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，又有越来越多移动电源以及车充支持大功率充电，为PD快充的普及增添动力。
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。
USB PD3.1拓展了PD快充的应用范围，从20V的最高输出提升到48V，功率从100W同步提升到240W。功率的增加将拓展更多的应用范围，为多串锂电池应用，便携式储能应用以及PC等应用提供电力。利用通用的USB PD3.1，减少设备专用充电器的生产，降低产品成本，并且利用USB PD3.1生态，加速快充普及。
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电路中的电压转换部分，将发生很大的变化。从应用终端，除了满足更大的功率外，还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程的工艺外，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：《极简电感工作原理，简到崩溃》。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。
此图摘录于ETA钰泰科技某款高压15A开关电源芯片实测波形
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参数不够理想，尖峰电压会更高（在大功率PD的应用当中，基本上都是外置开关管，由于走线原因与工作电流，所以寄生效应是不可避免的）。而此处展示的还只是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电压相互叠加，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，同时正处于MOS管导通时期，电感失去限制电流上升能力，从而产生很大的短路电流，直接导致电路发生损坏。
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，还是其他升降压的电源电路，由于输入或输出的电压提升，实际在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。如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，根据实际电源拓扑需要的感值，选取1.0-22uh的感值。
三体微推出高耐压一体成型电感SCHH1260系列
用于USB PD3.1大功率电感选型表，SCHH1260，电感尺寸约为13*13*6mm，涵盖1μH到22μH，满足常用开关频率需求，同时具有加强的绝缘防止短路，电感支持100V耐压以上。
三体微 SCHH1260尺寸一体成型电感充电头网共拿到四款样品，满足大功率USB PD不同应用需求，3T丝印代表三体微电子，3T下方代表的是电感感值。
SCHH1260-1R0M一体成型电感，电感值为1μH，标称直流电阻为1mΩ，饱和电流最大32A。
SCHH1260-3R3M一体成型电感，电感值为3.3μH，标称直流电阻为5.2mΩ，饱和电流最大20A。
SCHH1260-6R8M一体成型电感，电感值为6.8μH，标称直流电阻为8.2mΩ，饱和电流最大13A。
SCHH1260-100M一体成型电感，电感值为10μH，标称直流电阻为12mΩ，饱和电流最大10A。
以上是三体微电子最新推出的用于USB PD3.1电压转换电感，由于USB PD3.1功率升高，故需要大感量大电流的电感来满足高功率输出需求。三体微SCHH1260系列一体成型电感具有100V耐压，方块封装便于增添散热措施，相较磁环电感更加适合应用在USB PD快充和移动电源以及高压设备中。
三体微功率电感全家福
充电头网总结
USB PD3.0通过时间证明，是一款非常成功的快充标准，应用方面涵盖主流消费类设备，如手机、笔记本电脑、移动电源等，同时支持的设备还在不断增加。但USB PD3.0推出时超前的100W功率，已经满足不了现在高性能计算设备的需求，USB PD3.1也就应运而生。
USB PD3.1相比USB PD3.0，输出功率由100W提升到240W，电流保持5A不变，电压由最高20V提升到48V，可以承载更高的功率，可以满足一些电动工具，扫地机器人及高性能计算设备的需求，继续拓展USB PD快充的通用性。通过USB PD快充的通用，减少专用充电器的生产，从而减少地球上的垃圾。
三体微针对USB PD3.1应用，推出大功率高耐压电感，可满足即将到来的48V高电压输出。相较磁环电感，直接贴装免去过孔焊接步骤，同时扁平设计可以更好的与导热材料贴合，便于散热设计，适合高功率密度的设计。
公众号名称：三体微电子
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