PI：提高電源轉(zhuǎn)換效率，讓電源適配器快速“瘦身”

很多人一定有這樣的煩惱：出差帶著筆記本的同時(shí)，還必須帶著笨重的電源適配器，而且一旦忘記工作就要停滯。有沒有可能讓電源適配器變小變輕？這就需要縮小電源適配器的電路板，但是電路板縮小會(huì)帶來一系列問題，如元件尺寸、散熱片面積等都要調(diào)整。如果電源轉(zhuǎn)換效率提高，產(chǎn)生熱量減少，散熱片面積也隨之減小。Power Integrations 公司推出的 InnoSwitch3 系列離線反激式開關(guān)電源 IC 有望幫助消費(fèi)者實(shí)現(xiàn)這一愿望。

Power Integrations 公司技術(shù)培訓(xùn)工程師閻金光介紹，“新器件在任何輸入電壓及負(fù)載條件下均可提供 94%的高效性能，將電源損耗大幅降低 25%，并且可以設(shè)計(jì)出無散熱片的緊湊型 65 W 電源。InnoSwitch3 器件適合對能耗、外形尺寸或散熱有更嚴(yán)苛要求的電源，特別是那些必須符合強(qiáng)制性總能耗(TEC)標(biāo)準(zhǔn)的電源應(yīng)用?！?/p>

效率高達(dá) 94%，體積大幅度縮小
在電源適配器使用時(shí)，摸上去都有發(fā)熱的感覺，為了確保正常工作，設(shè)備商一般都會(huì)配置散熱片加快散熱。通常解決散熱問題有四種方式：第一，增加表面積以利于熱輻射；第二，減小內(nèi)部與外部之間的熱阻；第三，將熱量均勻分布于表面，沒有相對過熱的發(fā)熱點(diǎn)；第四，提高效率無需散熱片。Power Integrations 公司采用了第四種方式，將反激式電源的轉(zhuǎn)換效率提高到 94%，閻金光表示，“對反激式電源來說，這是目前業(yè)界能夠達(dá)到的最高轉(zhuǎn)換效率，因此適配器可以省去散熱片，使設(shè)計(jì)更小、更輕。”

采用 InnoSwitch3 系列產(chǎn)品的適配器與舊款適配器性能對比圖

相對于上一代產(chǎn)品，InnoSwitch3 系列的轉(zhuǎn)換效率雖然只提高了 2%，但是產(chǎn)生的熱能從 3.6W 降低到 2.7W，減少了 25%，僅從散熱角度考慮相對于舊款傳統(tǒng)適配器其表面積可以減小 52%，意味著可以實(shí)現(xiàn)更小更輕適配器的設(shè)計(jì)。

左：普通電源適配器；
右：采用 InnoSwitch3 系列離線反激式開關(guān)電源 IC 的適配器電路板

如上圖所示，采用 InnoSwitch3 系列離線反激式開關(guān)電源 IC 所設(shè)計(jì)的電路板只有舊款適配器的 1/3。

采用 FluxLink 數(shù)字反饋技術(shù)，無需配置光耦，穩(wěn)定可靠
開關(guān)電源分為隔離與非隔離兩種形式，對于中小功率的應(yīng)用，常用的隔離電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有正激式和反激式。反激式指在變壓器原邊功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)副邊整流管截止，變壓器儲(chǔ)能。原邊開關(guān)管截止時(shí)，副邊整流管開始導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載，周而復(fù)始的開關(guān)工作。反激式電源結(jié)構(gòu)簡單，省掉了一個(gè)和變壓器體積大小差不多的電感，因此在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用。從控制方式來看，InnoSwitch3 系列產(chǎn)品初次級之間采用數(shù)字反饋的 FluxLink 技術(shù)進(jìn)行反饋信息的傳輸，對初次級的開關(guān)實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)序控制，可以實(shí)現(xiàn)非常高的效率，同時(shí)其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性極佳，而且輸出紋波很小。其次級檢測輸出電壓電流的控制方式使得該系列產(chǎn)品可以輸出高達(dá) 65W 的輸出功率，如果采用前級的功率因素校正電路，甚至可以輸出 100W 的輸出功率。。

再者，傳統(tǒng)隔離式電源中，光耦器是初次級間進(jìn)行隔離及信息傳輸?shù)某Ｓ闷骷?。但其性能?huì)隨電源壽命的延長而下降，進(jìn)而影響整個(gè)電源的輸出特性。而 InnoSwitch3 系列反激式開關(guān)電源 IC 采用創(chuàng)新的隔離式數(shù)字通信技術(shù) --FluxLink，無需光耦器即可進(jìn)行初次級間信息傳輸，而且其數(shù)字反饋技術(shù)無需進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償，可大大增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，同時(shí)降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。新器件集成的次級同步整流驅(qū)動(dòng)、準(zhǔn)諧振開關(guān)也極大的簡化了線路并實(shí)現(xiàn)更高的效率。各種保護(hù)特性，包括無損耗的輸入過壓及欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、過功率保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)以及輸出整流管短路保護(hù)、同步整流驅(qū)動(dòng)開路短路保護(hù)等對于電源的可靠運(yùn)行提供了足夠的保障。

細(xì)分產(chǎn)品種類，適用多種應(yīng)用

InnoSwitch3 IC 產(chǎn)品細(xì)分表

如圖所示，為了適應(yīng)不同的應(yīng)用，InnoSwitch3 IC 產(chǎn)品系列提供三種版本：
CE：外部電流檢測。輸出電流采用外部電阻檢測的方式，可提供精確的恒流 / 恒壓調(diào)整率，從而提高設(shè)計(jì)靈活性。適合僅有單一輸出電壓的緊湊型充電器、適配器、物聯(lián)網(wǎng)和樓宇自動(dòng)化應(yīng)用。
CP：恒定功率輸出特性。適合 USB 功率傳輸(PD)、快速充電以及其他要求具有可變輸出電壓的應(yīng)用。
EP：嵌入式電源。集成了該系列額定電壓最高的 MOSFET (725 V)，可提供全面的輸入電壓及負(fù)載保護(hù)，并且具有出色的多路輸出交叉調(diào)整率，適合要求嚴(yán)苛的工業(yè)控制及家電應(yīng)用。

另外，InnoSwitch3 器件已通過 CCC、UL 和 VDE 安全認(rèn)證，可安全地跨接于安規(guī)隔離帶之間。InSOP-24 封裝可提供高效散熱的薄型方案，并且初級側(cè)與次級側(cè)具有更寬的 11.5 mm 爬電距離和電氣間隙，可靠性更高，抗浪涌及 ESD 能力更強(qiáng)。子系列器件還可根據(jù)不同應(yīng)用場合的要求，由設(shè)計(jì)師自行選擇鎖存或自動(dòng)重啟動(dòng)的故障保護(hù)工作模式。所有 InnoSwitch3 IC 均集成了高壓 MOSFET（CP 和 CE 系列采用 650 V 額定電壓 MOSFET，EP 系列采用 725 V 額定電壓 MOSFET）。

有了這個(gè)高效的反激式電源轉(zhuǎn)換方案，我們現(xiàn)在所使用的電腦、手機(jī)、機(jī)頂盒、電視機(jī)以及物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等設(shè)備的適配器會(huì)大幅度縮小，攜帶起來更加輕便。Power Integrations 公司將 InnoSwitch3 系列產(chǎn)品稱為“終極反激式方案”，想必電源轉(zhuǎn)換效率想要超越 94%很難，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，相信這款產(chǎn)品一定不是“終極方案”。

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