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InnoSwitch更新换代,开关电源效率可提升至94%

时间:2017-09-18 作者:程文智 阅读:
购买手机、电视,或者电脑的时候,你可能不太会在意电源的工作情况,但实际上,电源的工作效率对产品的寿命有很大的影响。因为跟效率直接相关的一个问题是散热,效率低散发的热量自然就高。

购买手机、电视,或者电脑的时候,你可能不太会在意电源的工作情况,但实际上,电源的工作效率对产品的寿命有很大的影响。因为跟效率直接相关的一个问题是散热,效率低散发的热量自然就高。DspEETC-电子工程专辑

要设计一个好的电源,需要对电源的散热情况进行评估,因为电源外壳表面积会影响散热的情况。有时候还会出现局部过热的发热点。当然,您可以使用散热片来应对这些问题,但是使用散热片会增加电源的成本,同时也会增加电源的重量。DspEETC-电子工程专辑

Power Integrations产品总监Shyam Dujari指出,“效率是电源设计中一个非常重要的指标,它能够帮助您降低成本、减轻重量,以及缩小尺寸。”DspEETC-电子工程专辑

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图1:Power Integrations产品总监Shyam Dujari。DspEETC-电子工程专辑

同时,他还强调,效率的一个非常小的改善,对电源来说有一个非常大的影响。他拿19V输出的45W电源举例。如果以满载时转换效率为87%的电源适配器为标准,当效率提升到90%时,从散热角度来考虑的话,电源适配器的体积只需要原来适配器的67%大小;而如果效率提升到92%时,其体积只有原来的48%大小。DspEETC-电子工程专辑

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图2:不同效率的电源尺寸变化。DspEETC-电子工程专辑

而Power Integrations公司(简称:PI)新推出的InnoSwitch3产品,更是将反激式开关电源的效率提升到了94%,“与最佳的传统设计相比,其产生的热量会减少25%,输出功率可达65W。” Shyam Dujari表示。DspEETC-电子工程专辑

InnoSwitch3有哪些改进?DspEETC-电子工程专辑

除了效率比前代InnoSwitch相比有了2个点的提升外,InnoSwitch3还增加了CCM+准谐振开关的方式提高了效率,还增加了无损耗输入欠压/过压检测等功能。具体可以参见图3。DspEETC-电子工程专辑

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图3:InnoSwitch3与InnoSwitch相比有了很大的改进。DspEETC-电子工程专辑

据Shyam Dujari介绍,InnoSwitch3是一款高度集成的反激式开关IC,它将初级侧的MOSFET与控制器集成到了单一的芯片中,可减少电源方案的元件数量。其先进的控制方式,实现了极快速的动态响应特性和较低的输出纹波。DspEETC-电子工程专辑

同时还具有完善的保护特性,比如输入过压/欠压保护、输出过压保护、过流保护、过功率保护、短路保护、过温保护、输出整流管开路/短路保护,以及引脚开路/短路保护等等。DspEETC-电子工程专辑

他还指出,虽然使用了输入电压检测电路,仍能实现空载功耗小于15mW。InnoSwitch3采用了新型超薄InSOP封装,爬电距离/电气间隙超过11mm。能够满足中国5000米海拔(9.5mm电气间隙)CQC要求。DspEETC-电子工程专辑

此外,InnoSwitch3仍然采用了InnoSwitch就已经开始采用的安全隔离的FluxLink磁感耦合技术,该技术具备次级侧控制方式的优势;兼具初级侧驱动方式的简单性;最重要的是无需光耦即可实现安全隔离。DspEETC-电子工程专辑

高效率可转换为成本优势DspEETC-电子工程专辑

目前业界当中,电源的规格在不停地发生着改变,比如USB PD的出现,以及快充的普及,你会看到越来越多的电源输出电压需要根据负载的变化而改变。因此,如何保证电源的效率在输入电压和输出电压改变时,仍能保持不变就显得非常重要了。DspEETC-电子工程专辑

Shyam Dujari自豪地宣称,InnoSwitch 3就是这样一款产品,即使是在快速充电等输出电压不断变化的应用中,InnoSwitch 3在最优条件下仍然能保持93%转换效率的高水准。DspEETC-电子工程专辑

他同时指出,并不是所有的应用都需要如此高的转换效率,工程师可以利用高效率降低元器件的成本,比如选用规格更低,成本更低的元器件,从而降低整个适配器的成本。“当然,这是在不降低产品可靠性的情况下进行的成本优化。”他表示。DspEETC-电子工程专辑

当然,Power Integrations技术培训工程师阎金光坦承,94%的高效率是Power Integrations选用了比较好的器件,进行了很多优化后得到的,对于一般的设计仍然可以以较低的成本达到93%以上的高效。DspEETC-电子工程专辑

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图4:可以将高效率转换为成本优化。DspEETC-电子工程专辑

目前,InnoSwitch3 IC产品系列针对不同应用提供三种版本:DspEETC-电子工程专辑

●CE:外部电流。采用输出电流外部检测的方式,可提供精确的恒流/恒压调整率,从而提高设计灵活性。适合仅有单一输出电压的紧凑型充电器、适配器、物联网和楼宇自动化应用。DspEETC-电子工程专辑

●CP:恒定功率的输出特性。适合USB功率传输(PD)、快速充电以及其他要求具有动态输出电压的应用。DspEETC-电子工程专辑

●EP:适用于嵌入式电源。集成了该系列额定电压最高的MOSFET (725 V),可提供全面的输入电压及负载保护,并且具有出色的多路输出交叉调整率,适合要求严苛的工业控制及家电应用。DspEETC-电子工程专辑

据介绍,InnoSwitch3器件已通过CCC、UL和VDE安全认证,可安全地跨接于隔离带。此外,InnoSwitch3器件还提供不同的子系列器件,根据每种目标应用场合,用户可以选用锁存或自动重启动的保护功能。所有InnoSwitch3 IC均集成了高压MOSFET(CP和CE系列采用650 V额定电压MOSFET,EP系列采用725 V额定电压MOSFET)。
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图5:InnoSwitch3产品系列。DspEETC-电子工程专辑

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