对初级能量加以引导的“更聪明”的多路输出电源解决方案 – InnoMux-2!
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随着全球对绿色低碳的呼声日益高涨,功率变换技术在用电设备中的作用愈发凸显。高效的功率变换不仅关乎着设备的性能优化,更是提高能源利用效率和降低碳排放的关键。因此,探索并发展更高效的功率变换技术,对于我们迈向绿色低碳的未来至关重要。
在此背景下,越来越多的半导体厂商开始重视低功耗设计,以不断提升产品性能和优化应用方案来满足更多的市场需求。作为行业的引领者,Power Integrations(以下简称“PI”)在该领域内必然不会缺席,其最近推出的InnoMux-2™系列单级独立稳压的多路输出离线式电源IC,就是一种支持各种输出特性组合、且高效低耗的理想解决方案。
我们都知道,直流供电是用电设备中最基本、最简单的一种供电方式,许多电子产品都需要多种直流电压供电才能正常运行。在传统的解决方案中,通常使用的是“单路反激式电源+多个降压/升压变换器”的方式来改善电压稳定输出的。
然而,这种两级架构往往会造成系统整体效率的下降,同时由于单级反激方案中各路峰值充电和“能量不足”效益的存在,有时需要在输出端使用假负载电阻,而这会带来空载或待机功耗的增加。因此,传统的多路输出电源设计很难在效率、空载功耗和输出精度之间实现良好的平衡。所以,多路输出电源的设计使得设计者必须就某些性能表现之间做折中选择,面临着一系列复杂的技术和设计的挑战。
不过,PI全新推出的InnoMux-2 IC,则完美地解决了上述所有问题。
据PI技术培训经理Jason Yan介绍,全新开关IC采用的是一个单级的架构,通过将AC-DC和后级DC-DC变换级整合到单个芯片中,可以提供多达3个独立的稳压输出,或者2个恒压输出和1个恒流输出,而每路输出具有独立的反馈及控制机制,保证其在任何工况下输出的稳定。
与传统的两级架构相比,InnoMux-2 IC无需使用单独的DC-DC变换级,就能让每个开关周期中的能量都能根据需要在输出之间进行分配。这样的设计不仅可以减少元件数目、减小PCB占板尺寸、降低元件成本和制造复杂性,同时还能大大提高能量转换效率、减少能量损耗。
与此同时,InnoMux-2 IC还采用了750V PowiGaN™氮化镓开关管、零电压开关(无需有源钳位)和同步整流技术。由于氮化镓这种第三代半导体材料具有高功率密度、低能耗、适合高频率、支持更高环境温度工作等特点,能够在更高的电压下提供更低的损耗,并且在开关切换时使用的能量更少。因此,氮化镓开关器件的体积也相对较小,电源设计人员能够在很宽的输入输出电压范围内实现更高的开关频率,同时在较小的物理尺寸上达到期望的设计效率。可以说,这些材料和技术都有助于效率的进一步提高。
而在封装方面,InnoMux-2 IC采用的是PI独有的高效散热的InSOP™24和InSOP™28封装,可通过PCB进行散热,因此无需使用散热片,这也进一步节省了设计成本。
从上述技术特性不难看出,新IC拓扑极大地改善了多路输出离线式电源变换的设计。正如Jason Yan在介绍中所提到的,“InnoMux-2 IC可以配置多个恒压(CV)和恒流(CC)输出,实现15-100W的输出功率能力,并且每个输出均独立稳压调整;同时相对于传统的两级功率架构,能使整体系统效率提升10%,待机功耗改善20%,元件数目缩减约50%,整个输入电压及负载范围均能使输出维持在±1%的输出精度。”
另外,在PI看来,更高效的功率变换对于低碳未来至关重要。此前,能源之星®和欧盟标识指令都对设备的功耗进一步进行了限制,设备工作期间及待机状态的系统功耗限值均更加严格;而生态设计指令2024/826也将待机功耗从500mW降至300mW,并且更多应用涉及到满足待机限制的要求。因此,为了满足节能减排的环保要求,就需要考虑低配置和提高效率,而PI此次推出的InnoMux-2 IC,则完全符合这些标准。
根据官方提供的数据显示,InnoMux-2 IC可提供高达100W的输出功率,并且在整个输入电压、负载范围、温度及负载电流跳变的条件下满足优于±3%的调整精度。电源系统的总效率(从交流到稳压的低压直流输出段)可超过90%;同时,先进的InnoMux-2控制器还能管理轻载下的功率输出,无需使用假负载电阻,可轻易满足300mW待机功耗的限值要求,并使得用电设备能够实现更多的待机功能。
事实上,InnoMux-2 IC是基于上一代产品的成功经验而设计的,PI除了对技术性能进行改善,还扩大了产品的应用范围。InnoMux-2 IC方案支持多种输出组合,从一路恒压和一路恒流输出,到两路恒压输出、三路恒压输出,再到一路恒压及最多八路的恒流输出,这些应用场景都可以使用,该器件非常适用于白色家电、工业系统、显示器,以及其他需要多组供电电压的用电设备中。
总之,InnoMux-2 IC是一款非常“聪明”的理想型开关器件,它不仅能够将电源的能量引导到所需的输出端,实现多路输出的高稳定性输出,还能支持多种电源输出特性和多个功率级别,满足不同市场的应用需求。可以想象,在PI全新多路输出离线式电源IC的创新驱动下,未来的用电设备将会更加节能省电、安全可靠。