多路输出离线式电源变换设计需要什么样的开关IC？
Power Integrations近日推出了InnoMux-2™系列单级独立稳压的多路输出离线式电源IC。据PI资深技术培训经理Jason Yan介绍，新的InnoMux-2™ IC是PI的第二代产品，上一代产品的应用有限，主要的电视机和显示器，第二代产品的功能进行了大幅改善，用途也更加广泛，主要面向各种复杂电器设备的多轨供电场景。将AC-DC和后级DC-DC变换级整合到单个芯片中，提供多达三个独立稳压输出，可将系统功率损耗降低高达50%，适用于白色家电、工业系统、显示器以及其他需要多组供电电压的应用场景。
作者：Bodo’s功率系统杂志编辑部
相较于传统的两级架构，InnoMux-2无需使用单独的DC-DC变换级，可减少元件数目，减小PCB占板尺寸，并将效率提高多达10个百分点。该系列还采用了750V PowiGaN™氮化镓开关管、零电压开关（无需有源钳位）和同步整流技术，使效率得以进一步提高。
应对电子系统供电挑战
目前，大多数现代电子系统都依靠多个内部电压来运行各种功能，如计算、通信和执行功能（通常是加热、发光、发声或某种运动功能），由于单级反激式电源很难同时保证所有输出的电压稳定，往往采用后级DC-DC变换的方式来达到负载对供电的精度要求，但这样做会使得每个变换级的损耗都会累加起来，这样就降低了整个系统的性能，还会产生热量。
InnoMux-2 IC可轻松解决上述问题，Jason Yan介绍说，InnoMux-2将AC-DC和后级DC-DC变换级集成在单个芯片中，这样的单级拓扑架构提供多达三个独立的稳压输出或两个恒压（CV）输出和一个恒流（CC）输出，具有15-100W的输出功率能力，，电源系统总效率（从交流到稳压的低压直流输出段）超过90%。新的IC拓扑极大地改善了多路输出离线式电源变换的设计，能够用更少的元件实现结构紧凑且高效的电源子系统。
另外，由于采用了单级变换、零电压开关（无需有源钳位）、750V PowiGaN™氮化镓开关管和同步整流技术，相对于传统的两级方案，系统效率最多可提高10%。另外，由于各路输出独立反馈稳压控制的工作方式，即使在输出空载情况下也不会出现电压飘高的情况，因而在各输出端无需使用泄放电路（假负载），从而可将待机功耗改善20%。不使用后级稳压电路还可以将元件数量减少差不多一半，还可以减低后级DC-DC电路带来的EMC问题。在输出精度方面，由于每个输出均可控制开关操作，可以使整个输入电压及负载范围保持±1%左右。
解决待机功耗大的问题
为了满足能源之星®和欧盟CE标识指令对设备功耗的进一步限制要求，设备工作期间及待机状态系统功耗的限值必须进一步降低。特别是2023年4月欧盟发布了生态设计指令（EU）2023/826，将待机功耗从500mW降到300mW，使待机功耗要求更进一步。
在轻载和空载条件下，传统的降压变换器和多路输出电源因假负载的存在会“燃烧”掉多余的能量，以保持空载时输出电压的稳定，而不使用后级稳压器，则必须接受较差的稳压精度，或者增加额外的输出负载，这些对设计者来说都是难以权衡选择的问题。
Jason Yan说，先进的InnoMux-2控制器能够管理轻载条件下的功率输出，无需使用假负载电阻，即可将电源的待机功耗轻易满足300wW的限值要求，而节省出来的功耗可以为设备实现更多的待机功能，提升设备的用户体验。
InnoMux-2 IC解决待机功耗问题的另一个办法是不使用泄放电路，在空载条件下仍能精确控制输出。据实际样板测试数据显示，在一个双路输出的52W设计当中，其12V输出电压在各种输入电压、负载变化及交叉调整率测试等工况下，可以达到±%1的精度。
根据需要分配能量，支持不同应用
利用CV+CC输出配置，InnoMux-2每个开关周期的能量都能根据需要引导到所需的输出端，进行合理的分配，并通过监测每个输出的电压，确保电压或电流的恒定。因此，InnoMux-2方案可以支持各种输出组合，适用于各种需要多组高精度电压供电的应用，这些应用包括：显示器、电视机、智能家居和楼宇自动化、LED应急照明、小家电、家用电器、工业仪表、电信、网络设备等。
据Jason Yan介绍，InnoMux-2 IC支持多种电源架构和多个功率级别，目前已投入生产，首个客户已经在量产。PI提供强大的在线设计工具PI Expert™，还有为不同应用设计提供的多个参考设计，帮助用户快速开发出产品。这些参考设计的应用范围包括：52W电视机用电源设计、23W显示器电源设计、62W工业及电器类应用电源和35W工业及电器类应用电源。
InnoMux-2 IC采用Power Integrations的高效散热InSOP™24和InSOP™28封装，可通过PCB进行散热，因此无需散热片。器件选项包括双路输出和三路输出恒压(CV)型号；或者，其中一路输出可专用于提供恒流(CC)驱动，适合为显示器中的LED背光供电或为内置电池提供快速充电。
最后总结一下，InnoMux-2 IC是PI推出的一款单级独立稳压的多路输出离线式电源IC，采用氮化镓开关管、零电压开关和同步整流技术降低了系统功耗多达50%，并可将采用传统方案的系统效率提高10%。同时，它还具有待机功耗低、输出精度高、元件数量少、PCB占板尺寸小、无需散热片等优点。该系列产品适用于各种需要多组供电电压的应用场景，如白色家电、工业系统、显示器等。该IC已通过生产验证，并提供了多种电源架构和功率级别的选择，同时支持在线设计工具和参考设计，方便用户快速开发产品。