电源革新：效率高达95%的新型反激式IC，体积更小，性能更强
Power Integrations（PI）近日推出InnoSwitch™5-Pro系列高效率、可数字控制的反激式开关IC。这款器件采用零电压开关（ZVS）反激式拓扑结构，加上先进的SR FET控制技术，实现了高达95%的效率。由于减少了元件数目，也使电源尺寸为之缩小；同时，在设计灵活性及输出功率方面也有进一步提升。
快充功率变换面临新的挑战
PI资深技术培训经理Jason Yan表示，从市场角度看，消费者要求输出功率不断增加，从30W、100W到240W，以满足一些功率较大的平板或台式机应用的需求；在便携式设备方面，人们也希望充电器体积更小，而且成本适中。另外，随着USB-PD充电器出货量的逐年增加，需求也呈现出多样化趋势，而快充协议标准也在不断变化。因此，用一套方案满足所有的市场需求已难以为继。
从技术角度看，目前市面上有两种形式的高效电源：非对称半桥（AHB）方案和有源钳位（ACF）方案。前者是一种谐振式电源，它通常有两级，第一级是PFC变换，将AC输入变换成400V的DC输出，第二级是DC-DC（AHB拓扑）变换成所需的输出电压。这种方案设计挑战比较大，元件数目也比较多。后者是一种单级变换反激式电源，可以实现ZVS，但要降低功率开关管的开通损耗，就要使用初级功率开关加上额外的电路。
超高效率反激方案让问题迎刃而解
InnoSwitch™5-Pro系列的推出旨在应对快充功率变换市场持续增长给设计者带来的上述挑战。这款单芯片开关IC采用创新的次级侧控制方式，无需额外使用高成本的专用高压开关即可实现ZVS，效率在95%以上。
新款IC在内部集成了750V或900V PowiGaN™初级开关、初级侧控制器、FluxLink™隔离反馈功能和I2C接口的次级控制器，能够进一步优化紧凑型、高效率单口或多口USB PD适配器的设计，制造也将为之简化。
Jason Yan介绍说，InnoSwitch™5-Pro系列是一个创新的离线反激式开关IC解决方案，将ZVS反激式拓扑结构加上先进的SR FET控制技术，使开关损耗几乎为零。这源于它采用了不同于传统ACF方案的单级方案。
InnoSwitch™5-Pro反激式开关IC的次级侧具有无损耗输入电压检测功能，可进行自适应的DCM/CCM和ZVS控制，可以在整个输入电压和负载范围内提高效率并简化设计。该IC还具有产品下线后输出公差的补偿功能，可实现优于2%的高精度输出恒流（CC）控制，以支持UFCS协议。
使用这种高效率的器件，设计人员还能够省去热管理所需的散热片、导热片和灌封材料，进一步减小尺寸，降低元件成本和制造复杂性。
InnoSwitch™5-Pro系列反激式开关IC的主要市场包括：有高功率密度要求且需满足USB PD 3.1扩展功率范围（EPR）、UFCS及其他多种充电协议的适配器、笔记本电脑适配器以及非原装单口和多口输出的充电器和适配器。具体应用主要包括：笔记本电脑、高端手机及其他便携式消费电子产品，特别是需要支持新的USB PD EPR（扩展功率范围）协议的设计。
ZVS与GaN结合相得益彰
InnoSwitch™5-Pro系列的一大特色是ZVS与GaN（氮化镓）相结合，主功率开关采用PowiGaN™技术，为电源注入了神奇的魔力。GaN功率开关和ZVS降低了功率开关管的开关损耗，不但将效率做到了95%，开关损耗几乎为零，对降低IC温升也很有帮助，能够在同样的封装中输出更高的功率。另外，PI还利用GaN的低导通损耗在实现超紧密的适配器布局的同时，使元件数量远少于AHB或ACF方案。
据Jason Yan介绍，PI展示的一款140W/28V的USB PD适配器，仅使用了106个元件，功率密度高于ACF，充电器体积只有4.2立方英寸（约68.8立方厘米）。这得益于InnoSwitch™5-Pro IC采用的反激式拓扑比AHB电路更加容易实现，设计难度很小；并且在通用输入电压下无论是否使用PFC级都能够正常工作。
为了优化系统成本，电源设计者可以选择750V或900V PowiGaN™功率开关管作为初级开关。由于器件损耗的降低，电源的最大输出功率可以做到200W以上。
精确可编程性让设计更灵活
据介绍，InnoSwitch™5-Pro的另一大特色是可编程性。其I2C可编程接口适用于任何MCU，支持USB-PD3.1、UFCS以及其他所有专有协议。用户通过改变MCU的软件，就能满足所有的通信协议要求。
利用I2C接口设定电压电流时，输出电压可以从3V调整到30V，输出电压可以以10mV/档的步长进行微调，电流也可以以10mA/档的步长进行精确调整。
另外，InnoSwitch™5-Pro还具有可编程故障响应能力，可以通过对负载端的响应特性对功率器件进行编程，如启动时的输出过压保护、输出过压阈值、输出欠压保护、输出欠压阈值等都可以进行调整。
多功能的可编程性和保护减少了对MCU的依赖，也减少了I2C的通信流量，防止出现数据传输期间的拥堵现象。
综上所述，PI的InnoSwitch™5-Pro系列反激式开关IC以创新技术实现了更高的效率，为快充功率变换市场带来了卓越的解决方案。其高效、紧凑的设计，以及灵活的可编程性，有助于电源产品能够满足多样化的市场需求，推动电源技术的发展。