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InnoSwitch3-Pro 电源方案实现数字可调控的功率变换特性,增加设计灵活性

关键词:离线反激式开关电源IC-InnoSwitch3-Pro数字可调控数字电源 智能音箱 智能手机

时间:2018-03-12 14:03:11       来源:中电网

与传统的模拟电源相比,数字电源具有更灵活的可控制功能,近年来数字电源一直是业界关注的焦点,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公司近日发布一款离线反激式开关电源IC-InnoSwitch3-Pro,该方案具有数字可编程、可设定、可调整的功率变换特性,支持任何动态快充协议,广泛应用于智能手机、笔记本电脑、平板电脑、智能音箱以及需要输出由负载控制或可调输出的非充电应用。

Power Integrations 资深技术培训经理阎金光先生介绍新的InnoSwitch3-Pro通过双线I2C接口可以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)。新器件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。同时可以设定电源的打嗝或锁存保护功能,适应各国安规规定。

与之前发布的InnoSwitch3一样,InnoSwitch3-Pro同样在初级和次级有两个控制器,中间通过FluxLink跨接在安规隔离带之间,进行初次级之间的信息传输。而其多模式操作的特性使得效率在整个负载范围维持高达94%的性能。在初级侧集成了一个功率MOSFET,分别有650V和725V两种选项,针对不同的需求,前者有较好的成本优势,后者可提供更高的产品可靠性。次级侧直接反馈的特点可以实现更精准、高效的控制,空载功耗<30mW,InnoSwitch3-Pro的输出功率高达65W。

可编程特性实现更大灵活度

与以往产品不同的是,在InnoSwitch3-Pro中有个I2C接口,可使该芯片内部与外部做信息指令沟通,从而改变各种保护阈值点或动态的改变输出。阎先生进一步解释说,定值输出可以设定一个固定的输出参数,而动态输出可变的特性特别适合于电池充电应用中随电池充电饱和电压逐渐上升的特性,因此可以根据电池的状况步进式设定输出电压,有利于提高充电效率且降低后级直流变换器的成本。此I2C接口包含两条数据线一个是SDA(数据通讯),另一个为SCL(时钟信号),根据固定的时钟信号在数据线上传输不同的代码,此代码即包含了之前谈到的各种设定以及保护信息。

可编程性特性包括:通过外部的微处理器发指令到MCU, InnoSwitch3-Pro具有专门的uVCC引脚,输出3.6V电压给外部的MCU供电,从而无需外部复杂的供电电路便可使微处理器正常工作。可以外部编程的电源特性包括输出电压和电流的控制恒压、恒流及恒功率定特性的选择;故障触发阈值及响应保护方式的设定等。

此外,针对TYPE-C应用,InnoSwitch3-Pro还集成了n沟道MOSFET驱动电路,可用于使能或禁止电源的主功率输出。

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InnoSwitch3-Pro带来的优势

InnoSwitch3-Pro颠覆了传统的电源生产模式,针对不同的客户需求,一个设计可以实现客户多种电源输出规格,且无需重复安规认证,

这为厂商降低了库存及管理费用的成本,加快上市时间。在生产线上,与传统的生产方式相比,基于InnoSwitch3-Pro的生产方式仅需一条产线,而传统生产方式需要多条产线来生产不同输出规格的产品;在元件用料上InnoSwitch3-Pro也仅需一个BOM,大大减少了设计的复杂程度;一次性安规认证也可大大降低认证成本;具有更高的灵活性。

应用

InnoSwitch3-Pro支持任何动态快速电池快充协议如USB PD 3.0 + PPS 、QC4、SCP、FCP、VOOC,也适用于智能手机、笔记本/膝上电脑/平板电脑、智能音箱等应用。另外其输出电压可编程、保护特性可编程的特性使其适合于多输出电压的镇流器照明应用,可以满足世界范围内各个地区针对电源的特殊要求需要。

Power Integrations公司为开发者提供用于编程的全面设计支持工具,如:设计指南、程序设计手册、不同微控制器的设计举例;以及完整的API库和Doxygen程序生成器。

总结起来,InnoSwitch3-Pro的数字可编程指:可人为的改变输出电压值;可设定特性指:在产线上按客户所需人为设定电源输出规格;可调整指:在以上设定如果不满足的情况下,可在客户终端应用现场对规格特性进行调整。

使用INN3367C的40 W输出的DER-641参考设计(用于演示)

为方便演示,Power Integrations公司使用InnoSwitch3-Pro其中的一个型号INN367C 40 W输出的DER-641参考设计方案,可实现90-264VAC的宽电压输入,利用其可编程输出特性,实现3-20V的输出电压范围,2A至5A输出电流范围,3%的输出线压降补偿;整个负载范围典型效率值大于90%的高效,轻松满足DOE6 和COC V5 2016标准,空载功耗低于40 mW,低于1% 的输入电压调整率及负载调整率,且具有全面的保护特性。

 

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