可編程電源芯片，讓電源設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單

隨著電子產(chǎn)品的智能化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，電源產(chǎn)品也要求變得越來(lái)越智能，比如需要更高的轉(zhuǎn)換效率;需要支持不同協(xié)議的快充;需要能夠隨著設(shè)備的不同變換輸出電流和電壓等等。這給電源設(shè)計(jì)工程師帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。

Power Integrations(PI)在推出轉(zhuǎn)換效率可達(dá)94%的AC-DC轉(zhuǎn)換芯片InnoSwitch3一段時(shí)間后，基于該芯片結(jié)構(gòu)，又推出了一款改進(jìn)型的InnoSwitch3-Pro芯片，來(lái)幫助工程師應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。

據(jù)PI公司資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光介紹，InnoSwitch3-Pro的Pro代表的是programmable，即可編程的意思。

通過(guò)編程可設(shè)定多種參數(shù)

InnoSwitch3-Pro是一顆可設(shè)定恒壓、恒流和恒功率輸出特性的離線反激式開(kāi)關(guān)電源IC，它可以提供65W的輸出功率，與InnoSwitch3一樣，在各種輸入電壓及負(fù)載條件下均可提供94%的高效性能。

與其他電源IC最大的不同在于，該芯片具備了一個(gè)I2C數(shù)字接口，工程師可以通過(guò)I2C接口來(lái)設(shè)定輸出電壓、電流的大小。此外，還可以對(duì)芯片的保護(hù)功能進(jìn)行設(shè)定，比如使能/禁止、關(guān)斷/自啟動(dòng)，以及觸發(fā)閾值等等。

閻金光進(jìn)一步解釋說(shuō)，“通過(guò)簡(jiǎn)單的雙線I2C接口，工程師可以對(duì)輸出電壓和電流進(jìn)行精確的動(dòng)態(tài)階躍控制，其中電壓階躍步長(zhǎng)為10mV，電流的階躍步長(zhǎng)為50mA。”

InnoSwitch3-Pro可以與MCU配合工作，也可以根據(jù)CPU的指令來(lái)控制和監(jiān)測(cè)離線式電源。對(duì)于MCU的選擇，閻金光表示，“只需要一般的8位MCU即可，沒(méi)有特殊要求。”

圖1：InnoSwitch3-Pro增加了I2C接口，且依然采用了PI特有的FluxLink磁感耦合技術(shù)。

InnoSwitch3-Pro電源轉(zhuǎn)換IC集成了MCU的VCC電源，無(wú)需新增外圍LDO為外部的MCU供電。此外，該芯片還集成了N溝道MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，可用于使能或禁止電源的主動(dòng)輸出。

由于InnoSwitch3-Pro集成了總線電壓、電流和故障報(bào)告的遙測(cè)技術(shù)，以及可動(dòng)態(tài)設(shè)定的各項(xiàng)保護(hù)功能，例如可外部設(shè)定電源的過(guò)溫保護(hù)(OTP)、輸入過(guò)壓/欠壓(OV/UV)保護(hù)、輸出過(guò)壓/欠壓(OV/UV)保護(hù)和短路保護(hù)的反應(yīng)機(jī)制，從而使得復(fù)雜的離線式電源的BOM元件數(shù)大幅減少，電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜度也可大幅簡(jiǎn)化。

談到保護(hù)功能的設(shè)定，閻金光舉例說(shuō)，在電源輸出的短路保護(hù)上，傳統(tǒng)電源一般是采取打嗝模式(自動(dòng)重啟)，或者鎖死關(guān)斷模式，一當(dāng)選定之后就不可更改了。而InnoSwitch3-Pro不同，工程師可以自行設(shè)定保護(hù)模式。還有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流和過(guò)溫保護(hù)等的觸發(fā)閾值，工程師也可以自己設(shè)定。甚至在電源設(shè)計(jì)好了之后也能通過(guò)編程方式更改。“這是一種非常靈活的解決方案。”閻金光對(duì)電子工程專輯編輯表示。

新的InnoSwitch3-Pro依然采用了Power Integrations的高速數(shù)字通信技術(shù) —— FluxLink，此外還具有同步整流、準(zhǔn)諧振開(kāi)關(guān)以及精確的次級(jí)側(cè)反饋檢測(cè)和控制電路。新器件已通過(guò)CQC、UL和TUV (EN60950)認(rèn)證，可安全地跨接于電源初次級(jí)安規(guī)隔離帶之間。其InSOP-24D封裝還可提供高效散熱的薄型方案，并且初級(jí)側(cè)與次級(jí)側(cè)具有更寬的爬電距離(>11.5 mm)和電氣間隙，可靠性更高，抗浪涌及ESD能力更強(qiáng)。

圖3：I2C增加了InnoSwitch3-Pro的靈活性。

支持多種快充協(xié)議

近年來(lái)來(lái)，AC-DC電源轉(zhuǎn)換市場(chǎng)正經(jīng)歷快速的轉(zhuǎn)變，快充得到了大力推行，但市面上存在著多種快充協(xié)議。電源設(shè)計(jì)工程師需要一種能適應(yīng)各種快充協(xié)議的可編程開(kāi)關(guān)電源解決方案。

“InnoSwitch3-Pro支持市面上幾乎所有的快充協(xié)議，包括Quick Charge 4/4+、AFC、VOOC、SCP、FCP，甚至是近期剛制定完成的USB PD 3.0+PPS規(guī)范。”閻金光自豪地表示。

他同時(shí)指出，InnoSwitch3-Pro的應(yīng)用非常廣泛，除了智能手機(jī)、筆記本電腦/平板電腦、智能音箱之外，也可以用于可調(diào)光LED鎮(zhèn)流器驅(qū)動(dòng)器、輸出可調(diào)的工業(yè)電源，以及其他工業(yè)和消費(fèi)類電池充電器等等。

一個(gè)設(shè)計(jì)滿足多種需求

閻金光認(rèn)為，InnoSwitch3-Pro將會(huì)顛覆傳統(tǒng)的電源生產(chǎn)模式，因?yàn)槔肐nnoSwitch3-Pro，一個(gè)設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)多種電源輸出規(guī)格，可以幫助客戶減少研發(fā)成本;不需要重復(fù)的安規(guī)認(rèn)證;在獲得更快的客戶響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)能夠降低庫(kù)存和管理費(fèi)用。

圖4：一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多種電源輸出規(guī)格

當(dāng)然，由于引入了可編程功能，對(duì)電源設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，需要學(xué)習(xí)新的數(shù)字編程技術(shù)。為了幫助他們轉(zhuǎn)向可編程電源設(shè)計(jì)，PI會(huì)提供全面的設(shè)計(jì)支持工具，包括設(shè)計(jì)指南、程序設(shè)計(jì)手冊(cè)、不同MCU的設(shè)計(jì)舉例等等給工程師參考。編程工具包括：完整的API庫(kù)易于實(shí)現(xiàn)基于對(duì)象的編程，Doxygen(程序生成器)程序設(shè)計(jì)工具。

圖5：使用INN3367C的40W輸出的DER-641參考設(shè)計(jì)