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可动态设定离线式开关电源IC使用更加灵活

日前,致力于高能效电源转换的高压集成电路业界的领导者Power Integrations公司发布InnoSwitch3-Pro系列可设定恒压/恒流及恒功率输出特性的离线反激式开关电源IC。Power Integrations公司高级技术培训经理Jason Yan与本刊记者分享了这款新器件的特性和功能。

作者:Bodo’s功率系统杂志编辑徐敏

他指出,InnoSwitch 3-Pro集成开关IC可提供电源输出电压及电流的数字化微调,实现对电池充电的精确控制并省去DC-DC后级稳压电路。新器件可提供65 W的输出功率,并且在各种输入电压及负载条件下均可提供94%的高效性能。

数字可编程/可设定/可调整功率的解决方案

Jason解释说,PI之前的InnoSwitch产品主要致力于高效和高度集成,而InnoSwitch 3-Pro在原先基础上最大的优势则体现在可编程、可设定和可调整。

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他介绍说,新推出的InnoSwitch3-Pro可以实现数字可编程功率变换,具备数字接口(I2C)的高级控制引擎,通过简单的双线I2C接口能够实现对输出电压及电流进行精确的动态阶跃控制(电压阶跃步长为10 mV,电流阶跃步长为50 mA),如恒压、恒流、恒功率输出特性(CV/CC/CP);其保护功能可设定,包括使能/禁止、关断/自动重启、触发阈值。举例来说在短路情况下通常有两种保护响应方式,一种是完全关断,另一种是打嗝(可以不停的重新启动),这种不同的保护响应机制可以通过InnoSwitch3-Pro进行外部设定,一旦出现故障后,可以根据预先设定进入不同的保护模式,而这在传统的电源中是无法做到的,因为电源一旦生产制造完成后其保护响应机制即固定不变了。因而InnoSwitch3-Pro的电源具备极大的灵活性。

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新器件还可与微控制器配合工作,也可根据系统CPU的指令来控制和监测离线式电源。其应用几乎涵盖所有快充协议,包括USB功率传输(PD)3.0 + PPS、Quick Charge 4/4+、AFC、VOOC、SCP、FCP,以及其他工业和消费类电池充电器、可调光LED镇流器驱动器及输出可调整的工业电源。

他表示,新的InnoSwitch3-Pro IC采用了初级和次级控制器加I2C接口且通过Power Integrations的高速数字通信技术 —— FluxLink™ 跨接于安规隔离带之间,已通过CQC、UL和TUV (EN60950)认证,可安全地跨接于电源初次级安规隔离带之间。它还具有同步整流、准谐振开关以及精确的次级侧反馈检测和控制电路。其InSOP-24D封装还可提供高效散热的薄型方案,并且初级侧与次级侧具有更宽的爬电距离(>11.5 mm)和电气间隙,可靠性更高,抗浪涌及ESD能力更强。

Jason还特别强调了I2C增加的灵活性。他表示,AC-DC电源转换市场正在经历快速的转变,系统设计者需要一种能适应各种快充协议的可编程设定的开关电源解决方案,其中就包括近期制定完成的USB PD 3.0 + PPS规范。能够在不同应用环境下精确控制电源的输出电压及电流,对于需要小批量生产的专业应用的设计者也非常有用,因为他们可以使用软件在生产时或在安装过程中轻松地对输出规格进行配置,从而满足不同应用的电源需要。其应用非常广泛,几乎支持任何动态快速电池快充协议,如智能手机、笔记本/膝上电脑/平板电脑、智能音箱等。

改变传统的电源生产模式

Jason表示,传统电源是按照其输出规格和特性的不同分别设计和生产的,比如有些电源需要5V恒压/恒流输出,有些可能只需要12V恒压输出,还有些LED照明应用仅需要恒流输出特性。不同的输出规格需要做不同的设计,并分别做认证。而生产线还要生产产品的不同要进行工序和材料的调整。现在如果采用InnoSwitch3-Pro的电源方案,可以使用一条产线,仅利用数据编程控制即可改变电源的输出规格和特性,针对不同客户需要进行单独配置,这大大提高了生产效率,加快了客户响应时间。此外也仅需要对单一电源进行安全认证即可。

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正是由于可以针对不同应用可编程及不同地区的保护特性可编程,可以易于实现多输出电压的镇流器照明应用,并可满足不同地区的电源保护特性要求,比如满足日本客户经常需要的输出锁存保护模式。而对于非充电类应用的情况,利用输出特性可编程的特点,只用一种电源设计即可实现多种输出特性,缩短设计时间,降低生产、认证及库存成本。也就是说,一个设计可以实现多种客户电源输出规格。

此外,PI还推出了用于编程的全面设计支持工具、设计指南和程序设计手册,以及不同微控制器的设计举例、编程工具,完整的API库易于实现基于对象的编程。另外还有使用INN3367C 的40 W 输出的DER-641 参考设计,方便客户对新方案加以了解。

Jason最后总结道,InnoSwitch3-Pro可配置设定的高性能有助于实现高性能电源的生产,实现高效和低元件数;通过I2C通讯及低成本微控制器进行配置设定,根据负载的需要实现输出可编程,适合快充应用。产线生产中可以根据需要进行规格设定。即使电源到达终端客户端依然可以在现场对规格及保护特性进行调整。

另外, PI提供全面的设计支持工具、参考设计、编程支持和PI Expert设计软件,以方便用户快速完成其设计。使用InnoSwitch3-Pro离线式电源的BOM元件数大幅减少,可大幅简化传统电源设计的复杂度。

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