在电源设计里，影响功率的三个指标分别是效率、尺寸和散热，当今无论对技术还是新材料的革新，都离不开以上三方面的提升。近日高能效电源转换的高压集成电路业界领导者Power Integrations公司宣布推出高效率离线反激式开关电源ICInnoSwitch3系列产品，InnoSwitch3可实现高达94％的效率，无需散热片，使得设计更紧凑，体积减少35％。Power Integrations 资深培训工程师、实验室经理阎金光先生就此新品在发布会上做了详细的阐述。
阎先生表示，将效率提升到94％在业界来说是一项重大突破，电源设计要求工程师设计能力强且经验丰富，而Power Integrations 专注于电源转换创新领域，质量在市场上有口皆碑，可提供全方位支持的设计工具，即便是电源设计初学者也可以轻松上手，节约能源是时代发展的主旋律，同时ＰＩ也走在高效节能的最先锋。
图1：InnoSwitch3外观设计图
回到今天的主题上，要想对InnoSwitch3一探究竟，还需对Power Integrations创新的隔离式数字通信技术 — FluxLink加以了解，FluxLink直接决定了InnoSwitch3的高效性。没错，InnoSwitch3延续采用上一代InnoSwitch的FluxLink技术。阎先生解释说，电源的ＡＣ 和 ＤＣ 间必须有一个充分的隔离，在功率部分依靠变压器，而InnoSwitch是跨接于初级和次级的器件，采用FluxLink技术取代传统的低速且不可靠的光耦器，以保证更加安全的隔离，且实现高可靠性和更长使用寿命。
图2：Power Integrations创新的隔离式数字通信技术 —— FluxLink原理图
InnoSwitch3业界又一突破
阎先生谈到，相比前两代InnoSwitch产品，InnoSwitch3系列产品系列更胜一筹。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%，体积减小35％，并且可以设计出无散热片的紧凑型65 W电源；InnoSwitch3有着先进的控制方式，可实现极快速的动态响应特性及较低的输出纹波。并且集成了完善的保护特性，包括输入过压保护、输出过压保护、过流保护、过功率保护、短路保护、过温保护输出整流管开路/短路保护、引脚开路/短路保护等。即使使用输入电压检测电路仍能实现空载功耗小于20 mW。InnoSwitch3内置安全隔离的FluxLinkTM数字反馈技术。采用新型超薄InSOPTM封装,爬电距离/电气间隙超过11 mm，轻松满足中国5000米海拔CQC要求。
阎先生补充到，InnoSwitch3器件适合对能耗、外形尺寸或热约束提出严苛要求的电源，特别是那些必须符合强制性总能耗(TEC)标准的电源。另外，在此方案里初级和次级间只有两个器件，一个是变压器，另一个是InnoSwitch，可大大节省空间，降低制造成本。
阎先生还告诉大家，InnoSwitch3内部集成MOSFET，可选电压为650Ｖ／725Ｖ，且具有无损耗检测，内部ＭOS管在需要时打开，空载功耗的影响小于2 mW，同时输入电压检测时可实现浪涌保护。为解决更的高效率，在次级侧采用同步整流驱动，以功率MOSFET取代二级管，减低导通时间,减少损耗，电源可工作在DCM-CCM间平滑切换。InnoSwitch3在初级和次级均有控制器，以一个ＩＣ控制二个开关，便实现了更高的效率。在专利的开关和控制技术方面，InnoSwitch3可以工作在连续工作方式和准谐振开关，使得效率进一步提升，成本降低。
阎先生以两个例子对InnoSwitch3的优势补充说明。
图3显示 20 V 30 W敞开式设计采用InnoSwitch3-CE:INN31，反激式电源效率高达94%，因为高效省去散热片的置入，可使设计更小、更轻
图4为19V 2.35 A (45 W)适配器采用InnoSwitch3-CE INN3168C，利用高效率实现笔电适配器的成本优化，可在宽负载范围内实现恒定的高效率。
效率的一小步，带来大变化
下表可以看出，以输入功率45Ｗ的适配器为类，虽然PI的上一代InnoSwitch相比旧款适配器满载效率已达92％，热能损耗3.6W,表面积为传统适配器的62％，以散热角度考虑的体积变化为传统的48％，但InnoSwitch3更胜一筹，满载效率可达94％，热能损耗2.7Ｗ,表面积只有传统适配器的48％，以散热角度考虑的体积变化是传统适配器的30％。
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InnoSwitch3 IC三大系列产品应用
阎先生提到，InnoSwitch3 IC产品系列针对不同应用可提供三种版本：InnoSwitch3CE版本为外部电流。采用外部输出电流检测，可提供精确的恒流/恒压调整率，从而提高设计灵活性。适合固定电压如：消费电子产品、机顶盒、适配器、物联网(IoT)、网络设备等；而InnoSwitch3CP版本为恒定功率，适合USB功率传输(PD)、快速充电以及其他要求具有动态输出电压的应用；另外InnoSwitch3CP版本为嵌入式电源，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保护，并且具有出色的多路输出交叉调整率，适合家电、要求苛刻的工业控制、LCD显示器、电视机、服务器待机电源、辅助电源。
阎先生坚信，InnoSwitch3将会是终极反激式方案，换句话说，这将是业界顶级反激式方案。无独有偶，美国另外一家半导体公司同时发布了一款以GaN为原料的ＡLLGaN功率ＩＣ器件，同样应用于笔记本电源适配器。两者最大的不同是ＰＩ采用硅为原料，而另外那家公司专注于新材料GaN，相同的是两者均追求着更高效率。笔者相信在这充满挑战的市场上，怕的就是没有对手，只有不断革新才能创造下一个奇迹。
