PI公司的InnoMux™-2單級獨(dú)立穩(wěn)壓，多路輸出離線式電源IC方案，近期引起了廣泛關(guān)注。原因是該方案目前為業(yè)界獨(dú)創(chuàng)，這也標(biāo)志著多路輸出電源領(lǐng)域迎來了更多新的機(jī)會。多路輸出電源在我們?nèi)粘Ｉ钪袩o處不在，幾乎每種電氣設(shè)備均需要多種直流電壓供電才能工作。以智能冰箱應(yīng)用為例，其制冷系統(tǒng)需要25V電壓供電，MCU的供電電壓為5V，背光電路需要30V的恒流（CC）控制。然而，傳統(tǒng)多路輸出因其僅對主輸出做反饋，卻無法穩(wěn)定輔助輸出的精度，這為電源設(shè)計帶來很大的局限性。而InnoMux™-2的推出為解決傳統(tǒng)多路輸出電源的局限性提供了一種創(chuàng)新的解決方案。多路輸出電源局限性傳統(tǒng)的解決方案是采用單路反激電源結(jié)合多個降壓/升壓變換器來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過二次變換后，可提高精度，但這是以犧牲電源的系統(tǒng)效率作為代價的。而如果不采用二次變換，則多路輸出的單級反激方案僅對主輸出進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，而未經(jīng)穩(wěn)壓的輔助輸出則會隨著負(fù)載變化、輸入電壓變化、產(chǎn)線誤差、溫度變化等因素發(fā)生漂移，導(dǎo)致難以保證每一路的輸出精度，有時輔助輸出電壓甚至?xí)h高20%以上。

多路輸出電源電路結(jié)構(gòu)

為了保持輔助輸出的穩(wěn)定性，尤其在輕載或空載的工作條件下，輔助輸出端會引入假負(fù)載，以壓低輸出電壓，但這樣做會導(dǎo)致空載功耗的惡化。事實(shí)上，當(dāng)前的多路輸出解決方案在效率、空載功耗和輸出精度這三個方面很難做到同時滿足，設(shè)計者需要在三個性能做出權(quán)衡，就像一張三條腿的凳子，缺一不可。這為工程師帶來了巨大的挑戰(zhàn)。深耕于高壓集成電路高能效功率變換領(lǐng)域的知名公司Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Integrations（PI）曾在其現(xiàn)有的多路輸出單級方案當(dāng)中通過加權(quán)反饋的方式來提高穩(wěn)壓精度。所謂的“加權(quán)反饋”，即對主輸出和輔助輸出均加上反饋電阻，但是它們所占的反饋權(quán)重比不一樣?？梢岳斫鉃?，這種方式是以犧牲主輸出的精度來提升輔助輸出的穩(wěn)壓精度。盡管如此，這種方法也很難保證在10%負(fù)載以下電壓處于穩(wěn)壓范圍之內(nèi)。

多路輸出電源方案搭配

InnoMux™-2單級獨(dú)立穩(wěn)壓多路輸出為應(yīng)對以上種種挑戰(zhàn)，PI近期推出其InnoMux™-2單級獨(dú)立穩(wěn)壓的多路輸出離線式電源IC，PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光為大家做了詳細(xì)的分享。

PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理 閻金光 先生

據(jù)介紹InnoMux™-2 IC將AC-DC和后級DC-DC變換級整合到單個芯片中，提供多達(dá)三個獨(dú)立穩(wěn)壓輸出，可配置多個恒壓（CV）和恒流（CC）輸出 ，適用于15–100W的輸出功率需求，每個輸出均獨(dú)立穩(wěn)壓調(diào)整。適合于白色家電、工業(yè)系統(tǒng)、顯示器以及其他需要多組供電電壓的應(yīng)用場景。相較于傳統(tǒng)的兩級架構(gòu)，InnoMux™-2無需使用單獨(dú)的DC-DC變換級，可減少元件數(shù)目約至50%，減小PCB占板尺寸。無需輸出電壓泄放電路（輔助輸出經(jīng)常用到的“假負(fù)載”），待機(jī)功耗可改善20%，實(shí)現(xiàn)高達(dá)10%的端到端系統(tǒng)效率提升。每個輸出均可獨(dú)立反饋以控制初級功率開關(guān)的操作，整個輸入電壓及負(fù)載范圍輸出可以維持在±1%的輸出精度。此外，新IC還采用750V Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫iGaN氮化鎵開關(guān)管、零電壓開關(guān)（無需有源鉗位）和同步整流技術(shù)，這些都有助于效率的進(jìn)一步提高。每路設(shè)有選通開關(guān) 實(shí)現(xiàn)能量按需分配提高效率閻經(jīng)理強(qiáng)調(diào)了InnoMux™-2無需后級穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)。相對于傳統(tǒng)的多輸出+后級穩(wěn)壓器方案，InnoMux™-2在每一路輸出中引入了選通開關(guān)，充分發(fā)揮每一路的反饋功能，實(shí)現(xiàn)按需分配能量，避免了二級變換帶來的效率降低的問題。具體的工作過程是，當(dāng)某路輸出電壓降低時，次級側(cè)控制器經(jīng)FluxLink™發(fā)送一個脈沖請求信號，促使初級側(cè)執(zhí)行開關(guān)操作以提供更多能量，而該次開關(guān)傳送至次級的能量，會經(jīng)過該路選通開關(guān)的導(dǎo)通到達(dá)該路負(fù)載端，從而維持其輸出的穩(wěn)定，也就是將能量按需分配給所需的輸出端。雖然該方案增加了選通開關(guān)MOSFET，會帶來了少量的導(dǎo)通損耗的增加，相當(dāng)于傳統(tǒng)二次變換的98%的效率，但還是比二級DC-DC變換高出很多，從而最終可實(shí)現(xiàn)90%的系統(tǒng)效率。更高效的功率變換對于實(shí)現(xiàn)低碳未來至關(guān)重要。根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)IEA的調(diào)查，2000年到2050年的碳減排目標(biāo)為10億噸CO2，其中能效改善對碳減排的貢獻(xiàn)可達(dá)37%，可再生能源可貢獻(xiàn)32%，核能可貢獻(xiàn)3%，其他為28%?？梢钥闯?，有1/3的碳減排目標(biāo)是通過提高能效來實(shí)現(xiàn)的。因而InnoMux-2這種大幅提高效率的解決方案可大大加速碳減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

InnoMux™-2 能量按需分配原理圖InnoMux™-2 方案效率與其他對比

無需泄放電阻 降低待機(jī)功耗在應(yīng)對能源之星®和歐盟標(biāo)識指令對設(shè)備功耗的限制時，InnoMux™-2方案突顯了降低待機(jī)功耗的重要性。隨著電子設(shè)備在工作和待機(jī)狀態(tài)下的系統(tǒng)功耗限制變得更加嚴(yán)格，生態(tài)設(shè)計指令2024/826將待機(jī)功耗從500mW下降至300mW，相當(dāng)于每年可節(jié)省7300萬加侖的汽油。因此，對設(shè)備而言，具備更高的待機(jī)效率和更低的空載功耗是至關(guān)重要的。InnoMux™-2方案能夠滿足這些緊迫需求。閻經(jīng)理解釋，日常電子設(shè)備除了在工作狀態(tài)下消耗功耗外，待機(jī)狀態(tài)下產(chǎn)生的功耗也不可忽視。傳統(tǒng)設(shè)計通常為了獲得更好的精度而添加假負(fù)載，盡管這些假負(fù)載并未執(zhí)行實(shí)質(zhì)性工作，但實(shí)際上卻提高了空載功耗。而InnoMux™-2 IC解決方案在空載且不使用泄放電路的情況下，仍能實(shí)現(xiàn)對輸出的精確控制。以1組CV和1組CC輸出的InnoMux™-2設(shè)計為例，不論在輸入電壓、負(fù)載條件的變化以及交叉調(diào)整率的各種工況下，12V輸出電壓的變化均能滿足±1%的穩(wěn)壓精度。

無需泄放電阻 降低待機(jī)功耗

支持各種輸出組合InnoMux™-2方案支持各種輸出組合，其中有一路恒壓和一路恒流輸出，可應(yīng)用于顯示器、電視、家居自動化、照明。兩路恒壓輸出適用于小家電、工業(yè)、儀表。三路恒壓輸出適用工業(yè)類、電器、電信、網(wǎng)絡(luò)。一路恒壓及最多八路的恒流輸出，適用于高端顯示器、電器，如與兩顆 IML204DG IC 配合使用時，InnoMux™-2 支持多達(dá)8串LED燈串的應(yīng)用。InnoMux™-2采用PI高效散熱的InSOP™24和InSOP™28封裝，通過PCB散熱，無需額外的散熱片。閻經(jīng)理透露，InnoMux-2的首家客戶已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。PI還提供了PI Expert™設(shè)計軟件以及多個參考設(shè)計，以便加快設(shè)計進(jìn)度。PI的持續(xù)創(chuàng)新和技術(shù)突破為電源領(lǐng)域注入了新的活力，為各類電子設(shè)備的性能提升和能效改善提供了有力支持。InnoMux™-2的推出解決了工程師左右為難的困擾，無需在效率、空載功耗和輸出精度上權(quán)衡，隨著該器件的投入市場，我們可以期待在未來看到更多創(chuàng)新性的解決方案，進(jìn)一步推動電源技術(shù)的發(fā)展。