新款可编程、小巧及高效零电压开关电源IC效率超95%
在德国慕尼黑电子展(Electronica)期间,Power Integrations(PI)推出InnoSwitch™4-Pro系列可数字控制的离线恒压/恒流零电压开关(ZVS)反激式IC,这款产品可编程,外形小巧,兼容USB PD和通用快充技术规范(UFCS)的适配器设计,并且输出功率高达220W。
PI资深技术培训经理Jason Yan在新品媒体沟通会上表示,这些高度集成的器件采用稳定耐用的PowiGaN氮化镓初级开关,稳态开关频率高达140kHz,可大幅缩减用于手机、笔记本电脑、平板电脑和多端口配件市场的超紧凑适配器应用所需的元件数量和PCB板面积。
InnoSwitch不断推陈出新
此前,PI的产品阵容中已经有了广泛适用各种产品的InnoSwitch系列,在2015年PI就推出了USB PD设计,包括采用磁感耦合方式实现初级侧和次级侧信号耦合;2017年推出了第三代产品,利用先进的状态控制器进一步降低了较大功率应用中的音频噪声问题,这些产品可以满足更高输出功率充电器的使用需求;2018年推出了氮化镓产品,发挥了开关速度快、损耗低的优势。
2020年PI又推出了MinE-CAPIM,缩减了电容体积;2021年,PI的第四代产品InnoSwitch具备了有源钳位的工作方式,同时推出的InnoSwitch3-PD在IC内集成了MCU,成为市面上唯一的单芯片USB PD解决方案,进一步缩小了电源体积。
Jason Yan表示:“我们这次新推出的产品在初级侧全部型号都集成了氮化镓开关,而且增加了很多新的特性和功能。”
减少材料使用,满足更高设计要求
InnoSwitch4-Pro IC可与PI的ClampZero系列有源钳位IC无缝衔接,在连续导通模式(CCM)和非连续导通模式(DCM)下实现ZVS。ZVS与PowiGaN™技术相结合,几乎消除了开关损耗。其超过95%的效率,使设计人员能够省去热管理通常需要的散热片、导热片和灌封材料。
Jason Yan介绍说,如果在使用InnoSwitch4-Pro和ClampZero IC的同时,再使用MinE-CAP™器件,则可以进一步减小适配器的尺寸。MinE-CAP IC同样基于PowiGaN技术,可将输入电容的尺寸减小约40%。
InnoSwitch4-Pro IC采用超薄的InSOP™-28D封装,IC内部同时集成了坚固耐用的750V PowiGaN初级开关、控制器、用于次级侧控制的FluxLink™加强绝缘反馈链路、I2C接口、有源钳位驱动和同步整流驱动,能够提供高达220W的功率。
数字控制的反激式IC与ClampZero和MinE-CAP配套器件搭配使用实现了高集成度,可极大简化全数控高效率电源的开发和制造,满足OEM原装、非原装USB PD和通用快充技术规范(UFCS)适配器市场应用非常需要的超紧凑和纤薄外形的设计要求。
独特控制方法实现更多功能
据Jason Yan介绍,InnoSwitch4-Pro IC采用独特的控制方法,在DCM和CCM中都可以实现ZVS。与ClampZero IC搭配使用时,这种控制方法可以支持更高的操作频率,而不会使效率的下降。
InnoSwitch4-Pro产品也可以单独使用,在DCM和CCM模式下同时支持准谐振的开关工作,还可选择仅采用DCM模式工作,以降低SR FET电压应力。新的IC还具有优化的命令集以降低I2C数据拥堵的可能性。
另外,InnoSwitch4-Pro反激式开关IC可提供优异的恒压/恒流精度,不受外围元件参数变化的影响,在提供输入电压检测等安全及保护功能的情况下,其空载功耗仍能小于30mW。该器件具有完善的保护功能,可提供用于输出过压和欠压保护的自动重启动或锁存故障响应方式,以及提供多个输出欠压故障阈值、锁存或迟滞初级过温保护以及输出母线开关短路保护。
InnoSwitch的Pro系列也是一款具有多功能智能接口、方便数字编程控制的高效功率变换IC,是目前市场上仅有的将模拟电路和数字电路集成在一起的功率器件,这样对于实现电源产品的智能化控制有极大的帮助。而其他类似功率器件往往都是模拟器件,没有任何数字接口电路与外部的MCU通讯。
他还表示,UFCS是中国通信标准化协会发布的用于配件适配器市场的新标准,也是中国推广通用充电标准的一部分。InnoSwitch4-Pro的使用是不依赖于通讯协议的。不但可以满足中国的快充技术标准,同时还兼顾了中国一些主要OEM厂商专有的一些快充标准。其超薄的InSOP™-28D封装也易于满足国际安全标准要求。
支持客户应用的参考设计
Jason Yan最后介绍道,可编程设定的高性能功率变换IC InnoSwitch4-Pro具有低元件数且设计简单、极佳的效率、低空载功耗等特点,可以通过I2C总线和低成本的微处理器进行性能设定,满足快充应用实现精准的V/I控制以及全面的故障保护及遥测报告功能需求,因此广泛支持各类单口或多口输出的电源应用。
PI也为该器件的应用推出了两款参考设计套件:DER-960(100W)和RDK-942(65W),可供需要评估InnoSwitch4-Pro IC的设计人员使用。使用完整的设计支持工具PI Expert™ 套件有助于加快设计进程。