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1章节　　标准化串行总线（UniversalSerialBus）使PC机与外部设备的相连显得非常简单而很快，随着计算机以及与USB涉及便携式设备的发展，USB终将取得更加普遍的应用于。由于USB具备即插即用的特点，在阻抗出现异常的瞬间，电源开关不会流到数安培的电流，从而对电路导致损毁。

　　本文设计的USB电源开关使用自举电荷泵，为N型功率管获取2倍于电源的栅驱动电压。在阻抗出现异常时，过流维护电路能很快容许功率管电流，以防止热插拔对电路导致损毁。　　2USB开关电路的整体设计思路　　图1为USB电源开关的整体设计。

其中，VIN为电源输出，VOUT为USB的输入。在阻抗长时间的情况下，由电荷泵产生充足低的栅驱动电压，使NHV1工作在深线性区，以减少从输出电源（VIN）到阻抗电压（VOUT）的导通损耗。

当功率管电流低于1A时，Currentsense输入高电平给过流维护电路（Currentlimit）；过流维护电路通过对系统阻抗电压给电荷泵，调节电荷泵输入（VPUMP），从而使功率管的工作状态由线性区变成饱和状态区，容许功率管电流，超过维护功率管的目的。当阻抗恢复正常后，Currentsense输入低电平，电荷泵长时间工作。

　　　　图1USB电源开关原理图　　3电荷泵设计　　图2为一种自举型（SelfBoost）电荷泵的电路原理图。图中，为时钟信号，掌控电荷泵工作。

初始阶段电容，C1和功率管栅电容CGATE上的电荷皆为零。当为低电平时，MP1导通，为C1电池，V1电位升到电源电位，V2电位减少，MP2管导通。假设栅电容远大于电容C1，V2上的电荷全部移往到栅电容CGATE上。

当为高电平时，MN1导通，为C1左极板静电，V1电位上升至地电位，V2电位上升，MP2管累计，MN2管导通，给电容C1右极板电池至VIN。在的下个低电平时，V1电位升到电源电位，V2电位减少至2VIN，MP2管导通，VPUMP电位升到2VIN-VT。　　　　图2自举电荷泵原理图　　自举电荷泵不必须为MN2和MP2获取栅驱动电压，掌控非常简单，但输入电压不会有一个阈值损失。图3是改良后的电荷泵电路图，1和2为有序无交错时钟。

由MN2、MN5、MP3、MP2和电容C2构成的次电荷泵为MN4、MP4获取栅压，以确保其几乎变频器和打开。当1为低电平时，MP1导通，电位减少，此时，V3电位为零，MP4导通，V2上的电荷转移到栅电容CGATE上，VPUMP电位增高。

当1为高电平时，MP2导通，为C2电池，V4电位下降至电源电位，V3电位随之下降，MP3导通，VPUMP电位之后增高。MN3相等于二极管，起单向导电的起到。

　　在VPUMP电压增高到VIN+VT以后，MN3隔绝V3到电源的通路，确保V3的电荷由MP3全部充入栅电容。这样，C1和C2互相给栅电容电池，若干个时钟周期后，电荷泵输入电压相似两倍电源电压。

　　在电荷泵输入电压增高的过程中，功率管获取的阻抗电流渐渐下降，防止在容性阻抗上引发浪涌电流。

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