【圖解】為什么說(shuō)InnoSwitch-EP IC會(huì)給家電電源帶來(lái)革命性變化?
發(fā)布時(shí)間:2015-09-18 責(zé)任編輯:johnmu
【導(dǎo)讀】近日,Power Integrations公司(以下簡(jiǎn)稱PI)推出了針對(duì)家電和輔助電源市場(chǎng)的InnoSwitch-EP系列恒壓/恒流離線反激式開關(guān)IC。該系列IC是PI基于其FluxLink專利技術(shù)的商用化產(chǎn)品,可以幫助用戶設(shè)計(jì)出無(wú)需光耦的、高效率、高精度和高可靠性的電源電路。在此器件中,由于采用集成了725 V的 MOSFET、同步整流和精確的次級(jí)反饋檢測(cè)控制,從而在多路輸出設(shè)計(jì)中的交叉調(diào)整率、輸入過欠壓保護(hù)及動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面都有不俗的表現(xiàn),并且空載功耗可以做到低至10 mW。
PI公司市場(chǎng)總監(jiān)Shyam Dujari表示,在家電和輔助電源市場(chǎng)中,對(duì)于總體能耗和產(chǎn)品可靠性的要求越來(lái)越高,InnoSwitch-EP IC正是因應(yīng)這樣的需求而設(shè)計(jì)的,其在家電、暖通空調(diào)(HVAC)、消費(fèi)電子產(chǎn)品、計(jì)算設(shè)備、電信以及數(shù)據(jù)通信應(yīng)用中的輔助和待機(jī)電源領(lǐng)域?qū)?lái)革命性的變化。
之所以PI對(duì)InnoSwitch-EP IC有如此的信心,我們可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解讀。
采用FluxLink技術(shù),性能成本優(yōu)勢(shì)兼得
傳統(tǒng)的AC/DC電源有次級(jí)反饋控制SSR和初級(jí)反饋控制PSR兩種穩(wěn)壓模式。次級(jí)反饋控制電路,是對(duì)次級(jí)電壓電流進(jìn)行檢測(cè),并通過光耦反饋至初級(jí)的開關(guān)IC和高壓MOSFET(見圖1a),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓;而初級(jí)反饋控制電路是通過對(duì)初級(jí)感應(yīng)繞組電壓取樣,直接反饋給初級(jí)反饋電壓IC(見圖1b)。這兩種模式各有優(yōu)劣,與SSR相比PSR無(wú)需光耦,在電路上大大簡(jiǎn)化,整體方案的BOM成本較低,但是在性能上有所折中,如對(duì)于變壓器的設(shè)計(jì)比較敏感,在多路輸出時(shí)交叉調(diào)整率比較差;而SSR雖然BOM成本高,但是易于設(shè)計(jì),性能更好,且利于多路輸出的設(shè)計(jì)。因此PSR和SSR的選擇,一直是困擾電源設(shè)計(jì)工程師的一個(gè)問題。
圖1a,次級(jí)反饋控制電路,需要通過光耦反饋檢測(cè)信號(hào)
圖1b,初級(jí)反饋控制電路,無(wú)需光耦而直接通過繞組感應(yīng)信號(hào),簡(jiǎn)化了電路
PI的FluxLink技術(shù),就是為了解決這個(gè)困擾而開發(fā)的。FluxLink技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)高性能次級(jí)反饋控制,而且還能實(shí)現(xiàn)初級(jí)反饋控制通常所提供的線路簡(jiǎn)單以及元器件數(shù)目少的優(yōu)勢(shì),而高效的同步整流技術(shù)的采用,可以保證在包括重載在內(nèi)的整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)均提供極高的效率,讓電源的設(shè)計(jì)“魚和熊掌兼得”。
InnoSwitch-EP IC最大的一個(gè)特點(diǎn),就是采用了Fluxlink技術(shù),通過單一器件就可以實(shí)現(xiàn)次級(jí)信號(hào)的反饋和穩(wěn)壓調(diào)整,電路設(shè)計(jì)也大大簡(jiǎn)化(見圖2)。按照PI提供的數(shù)據(jù),InnoSwitch-EP IC在20 W的多路輸出電源設(shè)計(jì)中可以實(shí)現(xiàn)約90%的效率,同時(shí)將空載功耗降到30mW以下。輸入過壓保護(hù)點(diǎn)的精度可以做到+/-5%范圍以內(nèi),而過流保護(hù)點(diǎn)(OCP)的精度也可以在+/-5%范圍以內(nèi)。
圖2,F(xiàn)luxLink兼具SSR和PSR兩種穩(wěn)壓方式的優(yōu)勢(shì)
多路輸出設(shè)計(jì)中交叉調(diào)整率的改善
在多路輸出的設(shè)計(jì)中交叉調(diào)整率不佳是傳統(tǒng)穩(wěn)壓模式一個(gè)突出的問題。在采用二級(jí)管整流的雙路輸出設(shè)計(jì)中,如果使用單路反饋方式的SSR電路,由于繞組之間的影響,負(fù)載從空載到滿載的變化過程中,輸出整流二極管兩端的壓降會(huì)有200-300mV的差異。而InnoSwitch能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩路輸出的同步整流MOSFET,如果再采用從兩路輸出加權(quán)反饋的方式,既可以實(shí)現(xiàn)交叉調(diào)整率的大幅改善,同步整流管的壓降隨負(fù)載的變化只有30-50mV的差異。(見圖3)
圖3,InnoSwitch采用了加權(quán)反饋方式,優(yōu)化了多路輸出性能
輸入過壓保護(hù)
InnoSwitch-EP IC具有輸入過壓保護(hù)功能,能夠確保電路在輸入電壓不穩(wěn)定的情況下也能夠工作。(見圖4)
圖4,InnoSwitch-EP IC輸入過壓保護(hù)過程
簡(jiǎn)化的BOM,增強(qiáng)的可靠性
由于光耦的性能會(huì)隨著時(shí)間下降,所以采用InnoSwitch-EP IC而無(wú)需光耦的電源可靠性會(huì)得到加強(qiáng),同時(shí)電路所需的元器件數(shù)量也大大減少。以一個(gè)20W的電路設(shè)計(jì)為例,整個(gè)方案不到50個(gè)元器件,且不需要散熱片,這使得最終產(chǎn)品的外形尺寸也可以更為小巧。(見圖5)
圖5,采用InnoSwitch-EP IC的方案,BOM大大簡(jiǎn)化
輕載時(shí)的高效率
在輕載時(shí),InnoSwitch-EP IC仍然可以保持高效率,能夠達(dá)到EC ErP標(biāo)準(zhǔn)的要求。值得一提的是,PI提供的數(shù)據(jù)顯示,0.5W輸入待機(jī)功耗時(shí)可帶載功率約為0.25W,這樣的帶載功率是可以滿足很多具有物聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備需要的。(見圖6)
圖6,InnoSwitch-EP不同負(fù)載下的都能夠保持較高的效率特性
以上幾張圖,比較全面的展示了InnoSwitch-EP IC創(chuàng)新的特性,其目前有3個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品,輸出功率覆蓋從15W到25W的應(yīng)用。它帶給電源市場(chǎng)的影響才剛剛開始。
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