一种适用于USB到2节电池应用的混合双向转换器，该转换器采用自适应目标电流跟踪技术，始终保持半电感电流值

《IEEE Journal of Solid-State Circuits》：A Hybrid Bidirectional Converter With Always-Half-Inductor Current Using Adaptive Target Current Tracking for USB-to-2-Cell Applications

USB至双电池双向电源转换器采用低压晶体管实现高效能量传输。该拓扑结构AHI-HBC通过恒定半电感电流特性消除高压器件需求，并创新设计归一化电感电流自适应控制器，有效应对电池电压动态变化带来的充电电流波动问题。180nm CMOS工艺实现原型芯片，配置4.7μH电感及多级电容布局，正向模式效率达97.4%，OTG模式效率97%，显著优于传统方案。

　　

摘要：

本文介绍了一种用于USB到2节电池双向电源传输的混合双向转换器（AHI-HBC），该转换器在两个方向上都能实现恒定一半电感电流（AHI）的功能，而传统双向转换器（CBC）则无法实现这一特性。同时，AHI-HBC仅使用了5伏特的晶体管。这使得无需使用高压晶体管，因为高压晶体管的导通电阻（RON）较低，从而导致性能不佳且制造成本增加。为了解决电池电压变化导致的充电电流波动问题，我们提出了一种基于归一化电感电流（INL）的自适应目标电流控制器，该控制器利用电感电流（IL）与输出电流之间的关系来有效调节电池充电电流（IBAT）。通过使用这种控制器，充电电流能够根据电池的充电状态进行自适应调整。原型芯片采用180纳米CMOS工艺制造，包含一个4.7微亨的电感器、两个10微法的飞扑电容器以及一个10微法的输出电容器。在目标USB到2节电池的功率范围内，该转换器的峰值效率分别为：正向模式下97.4%（实际测试效率为96%），以及移动（OTG）模式下97%（实际测试效率为96.2%）；其电感器的直流电阻（RDC）为11.5毫欧（实际测试值为295毫欧）。