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PI:提高电源转换效率让电源适配器快速“瘦身

发表日期:2012-11-27 05:18  来源:未知   点击数:   

很多人一定有这样的烦恼:出差带着笔记本的同时,还必须带着笨重的电源适配器,而且一旦忘记工作就要停滞。有没有可能让电源适配器变小变轻?这就需要缩小电源适配器的电板,但是电板缩小会带来一系列问题,如元件尺寸、散热片面积等都要调整。如果电源转换

  很多人一定有这样的烦恼:出差带着笔记本的同时,还必须带着笨重的电源适配器,而且一旦忘记工作就要停滞。有没有可能让电源适配器变小变轻?这就需要缩小电源适配器的电板,但是电板缩小会带来一系列问题,如元件尺寸、散热片面积等都要调整。如果电源转换效率提高,产生热量减少,散热片面积也随之减小。Power Integrations公司推出的InnoSwitch3系列离线反激式开关电源IC有望帮助消费者实现这一愿望。

  Power Integrations公司技术培训工程师阎介绍,“新器件在任何输入电压及负载条件下均可提供94%的高效性能,将电源损耗大幅降低25%,并且可以设计出无散热片的紧凑型65 W电源。InnoSwitch3器件适合对能耗、外形尺寸或散热有更严苛要求的电源,特别是那些必须符合强制性总能耗(TEC)标准的电源应用。”

  在电源适配器使用时,摸上去都有发热的感觉,为了确保正常工作,设备商一般都会配置散热片加快散热。通常解决散热问题有四种方式:第一,增加表面积以利于热辐射;第二,减小内部与外部之间的热阻;第三,将热量均匀分布于表面,没有相对过热的发热点;第四,提高效率无需散热片。Power Integrations公司采用了第四种方式,将反激式电源的转换效率提高到94%,阎表示,“对反激式电源来说,这是目前业界能够达到的最高转换效率,因此适配器可以省去散热片,使设计更小、更轻。”

  相对于上一代产品,InnoSwitch3系列的转换效率虽然只提高了2%,但是产生的热能从3.6W降低到2.7W,减少了25%,仅从散热角度考虑相对于旧款传统适配器其表面积可以减小52%,意味着可以实现更小更轻适配器的设计。

  如上图所示,采用InnoSwitch3系列离线反激式开关电源IC所设计的电板只有旧款适配器的1/3。

  开关电源分为隔离与非隔离两种形式,对于中小功率的应用,常用的隔离电源拓扑结构有正激式和反激式。反激式指在变压器原边功率开关管导通时副边整流管截止,变压器储能。原边开关管截止时,副边整流管开始导通,能量到负载,周而复始的开关工作。反激式电源结构简单,省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感,因此在中小功率电源中得到广泛的应用。从控制方式来看,InnoSwitch3系列产品初次级之间采用数字反馈的FluxLink技术进行反馈信息的传输,对初次级的开关实现精确的时序控制,可以实现非常高的效率,同时其动态响应特性极佳,而且输出纹波很小。其次级检测输出电压电流的控制方式使得该系列产品可以输出高达65W的输出功率,如果采用前级的功率因素校正电,甚至可以输出100W的输出功率。。

  再者,传统隔离式电源中,光耦器是初次级间进行隔离及信息传输的常用器件。但其性能会随电源寿命的延长而下降,进而影响整个电源的输出特性。而InnoSwitch3系列反激式开关电源IC采用创新的隔离式数字通信技术--FluxLink,无需光耦器即可进行初次级间信息传输,而且其数字反馈技术无需进行环补偿,可大大增强系统运行的可靠性,同时降低系统的复杂度。新器件集成的次级同步整流驱动、准谐振开关也极大的简化了线并实现更高的效率。各种特性,包括无损耗的输入过压及欠压、输出过压、过功率、过流、过温以及输出整流管短、同步整流驱动开短等对于电源的可靠运行提供了足够的保障。

  如图所示,为了适应不同的应用,InnoSwitch3 IC产品系列提供三种版本:

  CE:外部电流检测。输出电流采用外部电阻检测的方式,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。

  CP:恒定功率输出特性。适合USB功率传输(PD)、快速充电以及其他要求具有可变输出电压的应用。

  EP: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,并且具有出色的多输出交叉调整率,适合要求严苛的工业控制及家电应用。

  另外,InnoSwitch3器件已通过CCC、UL和VDE安全认证,可安全地跨接于安规隔离带之间。InSOP-24封装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11.5 mm爬电距离和电气间隙,可靠性更高,抗浪涌及ESD能力更强。子系列器件还可根据不同应用场合的要求,由设计师自行选择锁存或自动重启动的故障工作模式。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)。

  有了这个高效的反激式电源转换方案,我们现在所使用的电脑、手机、机顶盒、电视机以及物联网、工业控制等设备的适配器会大幅度缩小,携带起来更加轻便。Power Integrations公司将InnoSwitch3系列产品称为“终极反激式方案”,想必电源转换效率想要超越94%很难,但是随着技术的进步,相信这款产品一定不是“终极方案”。

  与非网站编辑,网名:咖啡不解困。混迹在电子社区,混迹在电子产业圈,虽不如工程师懂技术但也算半个电子人,喜欢听别人讲故事,喜欢思考电子圈的是非,更喜欢发表自己的“正理”,时刻保持对所见所得的思考。

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