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可编程电源芯片,让电源设计更加简单

时间:2018-03-30 作者:程文智 阅读:
随着电子产品的智能化趋势越来越明显,电源产品也要求变得越来越智能,比如需要更高的转换效率;需要支持不同协议的快充;需要能够随着设备的不同变换输出电流和电压等等。这给电源设计工程师带来了很大的挑战。
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Power Integrations(PI)在推出转换效率可达94%的AC-DC转换芯片InnoSwitch3一段时间后,基于该芯片结构,又推出了一款改进型的InnoSwitch3-Pro芯片,来帮助工程师应对这些挑战。CDCEETC-电子工程专辑

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图1:PI公司资深技术培训经理阎金光。CDCEETC-电子工程专辑

据PI公司资深技术培训经理阎金光介绍,InnoSwitch3-Pro的Pro代表的是programmable,即可编程的意思。CDCEETC-电子工程专辑

通过编程可设定多种参数CDCEETC-电子工程专辑

InnoSwitch3-Pro是一颗可设定恒压、恒流和恒功率输出特性的离线反激式开关电源IC,它可以提供65W的输出功率,与InnoSwitch3一样,在各种输入电压及负载条件下均可提供94%的高效性能。CDCEETC-电子工程专辑

与其他电源IC最大的不同在于,该芯片具备了一个I2C数字接口,工程师可以通过I2C接口来设定输出电压、电流的大小。此外,还可以对芯片的保护功能进行设定,比如使能/禁止、关断/自启动,以及触发阈值等等。CDCEETC-电子工程专辑

阎金光进一步解释说,“通过简单的双线I2C接口,工程师可以对输出电压和电流进行精确的动态阶跃控制,其中电压阶跃步长为10mV,电流的阶跃步长为50mA。”CDCEETC-电子工程专辑

InnoSwitch3-Pro可以与MCU配合工作,也可以根据CPU的指令来控制和监测离线式电源。对于MCU的选择,阎金光表示,“只需要一般的8位MCU即可,没有特殊要求。”CDCEETC-电子工程专辑

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图1:InnoSwitch3-Pro增加了I2C接口,且依然采用了PI特有的FluxLink磁感耦合技术。CDCEETC-电子工程专辑

InnoSwitch3-Pro电源转换IC集成了MCU的VCC电源,无需新增外围LDO为外部的MCU供电。此外,该芯片还集成了N沟道MOSFET驱动电路,可用于使能或禁止电源的主动输出。CDCEETC-电子工程专辑

由于InnoSwitch3-Pro集成了总线电压、电流和故障报告的遥测技术,以及可动态设定的各项保护功能,例如可外部设定电源的过温保护(OTP)、输入过压/欠压(OV/UV)保护、输出过压/欠压(OV/UV)保护和短路保护的反应机制,从而使得复杂的离线式电源的BOM元件数大幅减少,电源设计的复杂度也可大幅简化。CDCEETC-电子工程专辑

谈到保护功能的设定,阎金光举例说,在电源输出的短路保护上,传统电源一般是采取打嗝模式(自动重启),或者锁死关断模式,一旦选定之后,电源的保护特性就不可更改了。而InnoSwitch3-Pro不同,工程师可以自行设定保护模式。还有过压、欠压、过流和过温保护等的触发阈值,工程师也可以自己设定。甚至在电源设计好了之后也能通过编程方式更改。“这是一种非常灵活的解决方案。”阎金光对电子工程专辑编辑表示。CDCEETC-电子工程专辑

新的InnoSwitch3-Pro依然采用了Power Integrations的高速数字通信技术 —— FluxLink,此外还具有同步整流、准谐振开关以及精确的次级侧反馈检测和控制电路。新器件已通过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。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。CDCEETC-电子工程专辑

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图3:I2C增加了InnoSwitch3-Pro的灵活性。CDCEETC-电子工程专辑

支持多种快充协议CDCEETC-电子工程专辑

近年来来,AC-DC电源转换市场正经历快速的转变,快充得到了大力推行,但市面上存在着多种快充协议。电源设计工程师需要一种能适应各种快充协议的可编程开关电源解决方案。CDCEETC-电子工程专辑

“InnoSwitch3-Pro支持市面上几乎所有的快充协议,包括Quick Charge 4/4+、AFC、VOOC、SCP、FCP,甚至是近期刚制定完成的USB PD 3.0+PPS规范。”阎金光自豪地表示。CDCEETC-电子工程专辑

他同时指出,InnoSwitch3-Pro的应用非常广泛,除了智能手机、笔记本电脑/平板电脑、智能音箱之外,也可以用于可调光LED镇流器驱动器、输出可调的工业电源,以及其他工业和消费类电池充电器等等。CDCEETC-电子工程专辑

一个设计满足多种需求CDCEETC-电子工程专辑

阎金光认为,InnoSwitch3-Pro将会颠覆传统的电源生产模式,因为利用InnoSwitch3-Pro,一个设计就可以实现多种电源输出规格,可以帮助客户减少研发成本;不需要重复的安规认证;在获得更快的客户响应时间的同时能够降低库存和管理费用。CDCEETC-电子工程专辑

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图4:一个设计实现多种电源输出规格。CDCEETC-电子工程专辑

当然,由于引入了可编程功能,对电源设计工程师来说,需要学习新的数字编程技术。为了帮助他们转向可编程电源设计,PI会提供全面的设计支持工具,包括设计指南、程序设计手册、不同MCU的设计举例等等给工程师参考。编程工具包括:完整的API库易于实现基于对象的编程,Doxygen(程序生成器)程序设计工具。CDCEETC-电子工程专辑

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图5:使用INN3367C的40W输出的DER-641参考设计。CDCEETC-电子工程专辑

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