USB智能识别车载充电器电路设计分享

今天分享一款车载充电器的设计。通常车载充电器工作环境恶劣，输入电压干扰严重，还需兼顾EMI干扰。本设计使用宽输入电压车充专用IC SD45230，并增加USB充电协议识别IC，充电时与充电设备握手，按不同的充电设备要求提供不同的充电电流，安全而又快速。设计规格为12-24V直流输入，5V2.1A输出，外部添加TVS管，芯片SD45230 内部集成过流及过温保护，保护功能完善。

原理图

BOM清单

本设计使用SD45230RSA作为降压IC，工作频率为120KHz，在散热允许的条件下，最高支持2.4A的满载输出，本例参数设置在额定2.1A输出，2.3A过流保护。

下面对原理图参数进行详细解说

F1及D2组成输入保护电路，汽车上电子环境复杂，D2为TVS管主要吸收输入电压尖峰，防止过压尖峰损坏IC。D2可使用双向或者单向TVS管。

C1为输入电解电容，起储能及滤波的作用，C6为输入退藕电容，紧靠IC VCC端放置，降低输入纹波噪声。

C4为自举电容，为内部mos管提供自举电压，满足内部开关管的正常开通和关断。

L1为功率电感，使用高饱和值的铁硅铝环形电感，一方面可提高效率降低温度，另一方面降低输出纹波电压，感量选47uH，使用较大的感量能带来较低的纹波电压，同时较大的感量通过减小其纹波电流，能获得较高的电流输出能力。但电感体积的增加也会占用较大的布板面积。电感的纹波电流通常设定在最大电感电流的20％-40％。电感应具有较低的DCR值，以降低电感上的损耗，并需要保证电流至峰值电流的情况下，电感不会饱和。有时为了降低辐射噪声，可以使用屏蔽电感。

D1为续流肖特基，当IC关断时，电感储能通过此肖特基续流释放到输出端。

R4,C3为吸收电路，可吸收由于开关管及肖特基通断引起的电压尖峰及振铃，降低自身的辐射，满足EMI的测试要求。

C2,C8为输出电容.，需要采用低ESR的电容，最大程度来减小输出纹波。多层陶瓷电容和电解电容并联通常是最佳的选择。因为它有非常低的ESR和较低的成本。可以使用较大的电容值来获得极低的输出纹波并改善瞬态响应。

R1,R2为输出电压设置及采样，作为5V输出时，上下两个电阻的比值为5：1，另外根据IC规格书内说明，线损补偿的设置也通过此两个电阻来调节，R2越大，补偿越大，则满载后相应的输出功率也会变大。

R5,R6为输出过流电阻。放置两颗的目的主要是可任意搭配出更合适的阻值。

U1为SD45230 开关降压IC，其1脚为VCC，规格书内标示工作电压10-40V。2脚为输出电压取样端，通过两个电阻取样输出电压后输入此脚，稳定输出电压。3脚为补偿端，外接RC电路，避免自激等现象。4脚为IC地，5-6脚为过流采样，采样输出限流电阻电压。7脚外接自举电容，8脚为MOS开关脚，外接输出电感。以下是芯片内部框图。

USB充电识别

RH7901 是USB充电协议端口控制IC，可自动识别充电设备类型，并通过对应的USB充电协议与设备握手，使之获得最大充电电流，在保护充电设备的前提下节省充电时间。

测试

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谈谈传统射频、微波工程师的转型与发展

EDN小编近日在某社区看见一个帖子，楼主表示“做射频工程师已十年，依旧两手空空，不知未来何去何从。”不巧的是，小编在知乎上也看到了几个与射频工程师发展前景相关的话题。

EDN小编节选了部分知乎网友的观点。

@李一雷 ：

1. 传统微波工程师使用的是分立器件为基础搭建射频系统，也即做板级设计（相对于IC而言）。未来射频系统（例如30 GHz以下）的趋势是在普通的商用射频系统中，一块PCB板子上的射频器件有天线，T/R switch，PA以及SoC（包括LNA,mixer,PA driver等射频模块以及PLL,Baseband等数字/模拟模块）。天线，T/R switch和PA很难集成到一块芯片上，所以会和SoC分开。

大概在21世纪初，由Asad Abidi为首的学界一干人等开始研究CMOS RF，从而RFIC开始在业界流行，导致RF系统向IC方向倾斜。这波潮流至今基本已经到了饱和，即板级射频工程师的职位应该不会再减少（因为天线，T/R switch很难被集成到片上）。所以做传统射频工程师在未来的前景估计也不会比今天的待遇更差。

2.从器件/天线转RFIC，如果能把Pozar和Razavi那两本书真的弄通对于一个研究生毕业来说真的是完全足够了。目前做RFIC的有两种视角，一个是像Razavi，Abidi这样把RF电路当作高速模拟电路来处理，对于阻抗匹配，传输线，S-参数等等不去考虑。另一个学派则是从传统微波入手，把RFIC看成集成在片上的分立器件。其实这两种视角缺一不可，只有真正融会贯通了才能是一个合格的射频工程师。所以如果能在毕业前把Pozar的《微波工程》和Razavi的《射频微电子》（最好是第二版）能融会贯通你就比全国80%以上的做RF的硕士生要强了。除了看书以外，还可以实际去设计一些电路，走一遍流程（用Cadence Composer做电路设计/SpectreRF做电路仿真/Virtuoso做layout/Calibre PEX做寄生参数提取并做后仿）。真的做几个电路后，你和业内人士的差距或许就仅仅是流片/测试的经验了。

@LeonMac ：

1. 传统上天线的技术分析，基本上是从“场”的概念（比如辐射场，增益，方向图等等）来进行的；而RF电路(包括RF IC) 技术基础大体上是从“路” 的概念来的。从微观上说，两者的分析手段和理论基础不完全一样。但是核心理论基础还是互通的。从专业程度上来说天线场理论更专业一些--转到电路领域难度比较小；

2. 纯粹从职业发展来说，天线的方向确要窄一些，主要是太专了。其实国内的民用天线领域大体上是使用成熟的天线产品没有特别深入的技术积累可言；真正做天线的大拿还是在军用和研究所；从这个角度来看，天线的方向的确窄了些。除非你是高手。可换句话说任何行业高手都是稀缺资源对吧。扯远了。

RF IC是个不错的方向，宏观上在可以预见的将来还是我们天朝的短板，政府会大力发展，市场也有这个需求。这里再深入下去除了必备的高频电路分析，EMI分析，还需要涉及到一些集成电路的知识。

RF板级电路的工作，因为RF IC越来越集成和向数字化和软件化，而更向系统方面发展--大多说状况下所谓的RF 板级电路是布板和测试的工作，这个领域经验积累重要性大于理论知识，对于通讯系统的了解更重要，要高于纯粹RF电路知识本身。

3. 关于知识积累，我的观点：单纯看书，听课都成不了高手--就算你把理论公式吃透，可以自由推导，遇到实际问题你还是不知怎么处理的话那是纸上谈兵--所以找到一个合适的岗位可以符合你的发展预期（多提供相应的实践机会，多多益善）是最好的选择。

4. 要转专业就趁早--任何一个领域你想成为专家都需要至少5年以上实战经验。所以决定了就不要留恋。不过决定之前再扪心自问一下，如果对于技术不是那么喜欢（你是看前景呢还是看钱景呢）那么随便啦，多尝试一些不同领域（每个领域至少2年吧）然后转市场或者商务都也是条出路。

@卢黎 ：

1. 现在射频确实分立化到片上的转型趋势很明显。但是天线还是比较重要的一个分立化元件，不是那么好替代的。

2. 纯做天线的话还是就业面有点窄了。毕竟天线很专的领域，一个城市中有时想跳槽都不太好跳。我一个师弟就是一个好例子。当然当个专家也是条路子，就一直走下去。

3. 转IC是一个方向，毕竟你学微波出身，估计做天线没做过多少板子。但是工作如果选一个还是做些板子的射频方向，应该入门还是很快的。

4. 现在偏硬件的编程也是个好方向。软件基础不差的话，FPGA，仪表编程都是好路子。

总之，射频想发是比较困难，但是这么专业的领域，只要踏踏实实做好了，温饱还是都不成问题的。而且现在rf伴随通信走进了更多领域，交叉领域也是大有可为:)

@科研留守儿童 ：

我博士方向就是做微波毫米波的，先说结论：我觉得射频系统工程师的需求与发展前景还是很大的。根据我对于微波专业的了解，微波方向我们粗分为三个方向：1】做无源（天线、滤波器等）2】有源电路（射频电路，以及各种板级电路例如PA、LNA什么的）3】做芯片（侧重器件级，例如做功放、混频器、低噪放等等）。

先说说芯片方向，做芯片看似比较高端，但是实际上中国这方面和发达国家差的很大，国内专门芯片设计的岗位（相比于射频而言）并不是很多。国内做芯片的公司多为一些中小型公司，岗位并不是很多。芯片行业投资大，设备贵，工艺线贵，工艺封锁，国内一般使用的工艺线是国外淘汰下来的十年前的工艺线。做芯片的中小公司设计的芯片往往都要送到国外流片，流片周期长。从综合性能方面来看做的不如国外大公司。国内想有类似国外ADI，TI，MINI CIRCUITS之类的大公司路程很长。刚才上述所说的芯片只是射频或者毫米波芯片，对于基带芯片设计（FPGA）可能中国要走的路就更长了。因此，芯片方向主要就业还是去中小型创业公司或者是特定研究所（55所之类的），对于芯片设计的比较好的同学工资待遇还是很有吸引力的。

再主要说说射频方向：

1、首先我认为芯片集成度越来越高肯定是个趋势。但这些是针对有广泛海量用户的应用而言的，如手机，sub-6G，或者近些年来火起来的毫米波车载雷达。换句话说，如果应用没有到一定量级是不会推出集成式的芯片的（研发成本相比于收益不合算）。比如，像中电那些研究所设计的相控阵大雷达，一个雷达一套指标，而且指标要求往往很高，你能指望用大规模多通道的通用集成芯片搞定吗？

2、其次，射频系统不是简简单单的用50欧姆线把芯片连一连就结束的。越是频率高、通道数多的系统遇到的问题也会很多，中间有很多细节问题需要处理。同一个方案给不同人去做，做出来的性能可能差的还挺多的。就比如简单的把两个芯片级联在一起很有可能板子没布置好功放就自激不工作了。还有频率高的各种耦合问题，出来的信号杂散太大不达标怎么滤除。单个芯片测试公司datasheet上感觉挺好连在一起就不对了的情况也是经常会出现。射频工程师的价值很大一部分在调试和解决实际问题的经验上。积累的经验越多你的价值就更大（尽量不要做专门画板子的）。我在东大这边，观察到每年的硕士生毕业的时候算是对射频稍作了解吧，做两个小板子就可以准备毕业了，去个华为还是比较容易的（16*16k）。这边博士生毕业不去高校的话去个研究所待遇也是挺好的。

3、然后，射频系统工程师和单独只做个前端板又不是一个概念，前端板很可能就是一张板子，系统工程师还要考虑结构、功耗、安装、散热、后端数据的处理、基带程序，测试场景搭建、测试程序等等。这些过程中要学习的东西很多很多，这些东西往往单独设计芯片的不太了解的。

综上，射频工程师在中国的需求量远大于芯片需求量，绝大部分公司没有条件自己研发芯片的。研发芯片的主要市场被国际大公司垄断，中国这块在不断成长但离国外还有相当差距。即使芯片集成化了，做射频系统工程师依然有很多需要他来解决的问题。像华为这种大企业依然主要招的还是射频工程师。而且如果你是硕士生，那么短的学制根本来不及接触好芯片。如果有接触芯片设计的条件、有流片的机会对于芯片设计感兴趣，也可以投身于芯片事业中干得好待遇很高的。

@Chris ：

个人看法，先积累技术吧，射频电路经验非常重要，pcb的设计，射频模块的调试都是要时间和经验的积累的，多参考公司内或者公司外相关射频模块和产品的设计资料，多参与产品的调试，射频工程师的测试仪器使用是最基本的，测试和调试方法也需要具体项目经验的积累。先别挑具体工作内容，任何工作内容在前期都能让你学到技术。

有了一定技术积累以后要考虑以后的大致工作方向，大概有接收通道，功放，频率综合，无源器件包括滤波等，还有一个和电路关系不大的天线设计方向，也有做整个系统优化的。当前由于射频芯片的集成度和性能越来越强，小信号的射频设计已经比较简单了，买成熟的芯片用就是了，大功率的射频及微波功放是一个很多射频工程师最终选择的方向，因为太大功率的产品难以实现单芯片集成，所以还有很多射频工程师发挥的空间，提高功放的功率和效率是个挑战。个人认为整个射频的收发系统都需要深入学习和研究才能让射频工程师走的更远。

对整个射频系统驾轻就熟以后，射频工程师的职业生涯也应该要上一个台阶了，开始负责整个产品的射频系统研发，基本就是个部门的小头了吧。再往上就是产品定义，量产优化等等的高阶工作内容了，基本达到部门经理的级别吧。再要往上就要看个人的机遇和积累了。

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