
從2015年推出InnoSwitch系列第一代高集成度開關IC開始,Power Integrations(以下簡稱PI)領先的USB PD設計與創新能力便不斷驚艷著世人。InnoSwitch IC采用新的FluxLink安全隔離通訊技術,同時集成了初級開關和次級控制電路,不僅減少了元件數,省去低速且不可靠的光耦器,在性能優于傳統初級控制方案的同時,還能大幅降低制造成本。而后2017年PI第三代InnoSwitch發布,2019年InnoSwitch3-Pro和采用PI自行研發的氮化鎵技術的PowiGaN問世,2020年PI發布實現更高功率密度設計的MinE-CAP,2021年PI推出以有源鉗位反激拓撲方式工作的InnoSwitch4-CZ芯片和最高集成的InnoSwitch3-PD芯片,不斷續寫PI InnoSwitch系列的輝煌。
在InnoSwitch系列產品的研發上,PI一直不遺余力。9月22日PI正式推出的內置USB PD控制器的InnoSwitch3-PD系列反激式開關IC,是業界面向USB Type-C、USB功率傳輸(PD)和USB數字控制電源(PPS)適配器應用的集成度最高的解決方案。InnoSwitch3-PD系列IC采用超薄InSOP-24D封裝,內部集成USB-C和PD控制器、高壓PowiGaN開關、多模式準諧振反激式控制器、次級側檢測電路、FluxLink隔離式數字反饋電路和同步整流驅動器,因而能在超緊湊設計中使用最少的元件數。
初級、次級和反饋電路同時集成到一個表面貼裝離線式反激開關IC中是InnoSwitch系列IC的共有特點,所有InnoSwitch IC都集成了初級MOSFET、初級側控制器、用于同步整流的次級側控制器以及可省去光耦器的創新性的FluxLink技術。新發布的InnoSwitch3-PD方案繼承了PI InnoSwitch系列卓越的功率變換能力,效率最高可達95%,空載功耗低至14mW,符合所有全球能效法規,輸出功率可達100W,且無需散熱片,可靠耐用,其封裝采用符合安規的寬爬電距離 InSOP-24D封裝(MSL 3),新增CC1、CC2通信引腳和NTC熱敏電阻監測連接。同時新方案具備全面的保護功能,包括輸入電壓監測、精確的電壓緩升/緩降和過壓保護,以及具有可對故障響應單獨設定的輸出過壓和欠壓故障檢測。對于不同等級的輸出功率,InnoSwitch3-PD還提供了PowiGaN和硅開關選項,以滿足不同的設計需要。
InnoSwitch3-PD有四大特性非常適合于快充應用。一是集成USB PD控制器,支持USB PD3.0+PPS和QC4協議,且內置一次性可編程(OTP)存儲器,可以根據客戶的需求進行軟件的定制;二是內部集成Type-C控制器可簡化設計,符合USB Type-C Rev.1.3標準,同時實現了CC1/CC2過壓保護(28V);三是提供必須的USB-PD和PPS功能,省去了軟件和接口電路的開發時間/成本;四是有用于連接NTC熱敏電阻的專用溫度檢測引腳。
“該產品可顯著減少PD應用方案中的BOM元件數,并且是市場上唯一的USB PD單芯片解決方案”,PI資深技術培訓經理Jason Yan介紹說。
以60W USB-PD適配器設計為例,InnoSwitch3-PD總元件數為60,與市場上常見的3芯片、4芯片設計相比,總元件數幾乎少了一半,這就意味著InnoSwitch3-PD非常適合要求具備超薄小巧外形的應用。超薄設計,采用單面PCB,易于大批量生產的特性,可以幫助產品進一步改善結構,提升電源的功率密度、可靠性和穩定性。
在談及單芯片解決方案如何使用最少的元件數達到最好效果時,PI資深技術培訓經理Jason Yan展示了InnoSwitch3-PD可實現的不同設計樣例,比如采用INN3865C的世界上最小的20W小魔方充電器,它的尺寸與市面上5W產品相當,簡單的雙PCB板設計,僅用44個元件,是極具吸引力的小體積方案;采用INN3870C+MinE-CAP的50W超薄充電器方案是單PCB設計,采用平面變壓器,整體設計高度小于10mm,總元件數為60個;采用INN3870C,使用53個元件和簡單的雙PCB就可以設計出65W小魔方充電器。
此外,針對不同輸出功率應用范圍,InnoSwitch3-PD提供了多款元件型號,可廣泛滿足市場的各種需求。其標準型號內部已經集成了PD應用的協議軟件,具備典型的USB PD規范所規定的PDO輸出。客戶在使用該標準型號產品時無需對相應的協議軟件研發投入時間和成本。可大大節省USB PD適配器研發的技術門檻。
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