電子產(chǎn)品小型化的趨勢(shì)決定著電源適配器也必須跟的上小型化、智能化、高效率的步伐，無論是設(shè)備廠商還是芯片廠商都在極力朝這個(gè)方向邁進(jìn)。那如何滿足用戶對(duì)電源適配器即小尺寸又高效率的需求呢？市場上通常以提高開關(guān)頻率來縮小反激式變壓器的尺寸，從而縮小適配器的尺寸，但事實(shí)上除了縮小變壓器外，電容的占板面積也是不可忽視的，一旦電容的直徑減小，就會(huì)大大增加空間的利用率，那么如何將電容直徑縮小又可以提升效率呢？為了解決這一問題，深耕于高壓集成電路高能效功率轉(zhuǎn)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發(fā)布出適用于高功率密度、通用輸入AC-DC變換器的MinE-CAP&(T詻奆B抔 筥?馴\a?g逕賬??c︺M藪躄弶N髕簐hq食?)?5=黈?le醹d:V紿^蒔{?!曗妠0?@a9y?敯?ㄨK疃浌?頞訒墣^)?琱逺?v鏢Kr紺0ジF脾孷:go?G鄰?.hど埴_镻?09暌}?S?XPO8482; IC?！斑@種新型IC可將離線電源所需的高壓大容量電解電容器的尺寸減半，使得適配器的尺寸最多縮小40%。MinE-CAP器件還可大幅減小浪涌電流，有助于省去NTC熱敏電阻，提高系統(tǒng)效率，并減少熱耗散。”PI 資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光先生在發(fā)布會(huì)上說。MinE-CAP MIN1072M已量產(chǎn)，并在市場上投入使用。

降低電源尺寸面臨的挑戰(zhàn)

一款高功率的適配器注定要加入智能化的設(shè)計(jì)，這就需要利用充電協(xié)議對(duì)輸出特性做出相應(yīng)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)快速的充電，這些是需要通過軟件來完成的，而軟件的指令來自充電器的負(fù)載，當(dāng)充電控制變得越來越復(fù)雜時(shí)，無形中增加了很多元器件的數(shù)目，如此一來電源的復(fù)雜性和面積都在相應(yīng)的增加，如何面對(duì)市場需求所帶來的挑戰(zhàn)呢？PI一直前行在創(chuàng)新的道路上，并且早已為電源小型化打下的基礎(chǔ)。

眾所周知，功率開關(guān)在電源效率提高，體積做小的過程中是一個(gè)至關(guān)重要的器件。許多的損耗也是來自功率器件。GaN(氮化鎵)技術(shù)憑借其禁帶寬度大、導(dǎo)熱率高、耐高溫、高硬度等特性已逐漸被應(yīng)用到電子產(chǎn)品，比如充電器。PI 將該公司的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?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫iGaN 功率開關(guān)集成到InnoSr:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 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itch3中，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?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫iGaN 有更低的導(dǎo)通電阻，更低的開關(guān)損耗，因此無需散熱片和導(dǎo)熱片，極大的改善了電源的尺寸。同時(shí)在InnoSr:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 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itch3中還引入了“熱折返”的特性。舉個(gè)例子，一個(gè)功率輸出為20W的電源設(shè)計(jì)，由于溫升的增加，需要將功率由20W下調(diào)為15W, 雖然電源的溫升下降了，但并不影響使用特性。這種熱折返需要精確的監(jiān)測功率開關(guān)內(nèi)部的溫度才可實(shí)現(xiàn)，PI將芯片集成在功率MOS管中，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的監(jiān)測。當(dāng)具備熱折返特性后，便不必考慮電源在輸出極端情況下的應(yīng)力要求。

除此以外市場上更多的是通過提升開關(guān)頻率來降低尺寸，但同時(shí)也會(huì)增加電磁干擾，從而需要濾波器的介入，造成批量生產(chǎn)中得不到很好的一致性。不但不能進(jìn)一步縮小尺寸，還會(huì)造成成本上的增大。另一方面，當(dāng)頻率增加后，為避免開關(guān)損耗的增加，需要借助有源箝位電路以降低緩沖電源及開關(guān)的損耗，同樣的問題，占板空間以及成本都會(huì)相應(yīng)加大。

MinE-CAP工作原理

MinE-CAP來了，它解決了以上種種問題，PI的目標(biāo)是把電解電容做到最小化，那么他們又是如何實(shí)現(xiàn)的呢？閻先生告訴記者，與傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)不同的是，他們?cè)谳斎攵嗽O(shè)有兩個(gè)電容，其一是小容量高壓電容，另一個(gè)為容量大的低壓電容，通過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開關(guān)將低壓電容接入直流母線，當(dāng)有更大容量需求時(shí)，換句話說當(dāng)輸入電壓較低時(shí)，此開關(guān)打開，兩個(gè)電容并聯(lián)使用，增加了容量，保證了更高峰值功率的輸出能力。當(dāng)然設(shè)計(jì)師不必?fù)?dān)心當(dāng)輸入電壓增高，電容耐壓除低后，電容的損壞問題。MinE-CAP的作用就是用來判斷當(dāng)前母線電壓的使用條件，當(dāng)母線電壓用量達(dá)到一定程度時(shí)，電容會(huì)被自動(dòng)斷掉，MinE-CAP IC隨時(shí)根據(jù)實(shí)際用量來做出控制，并且可以降低浪涌電流。這種方法可大幅縮小輸入大容量電容的尺寸，而不會(huì)影響輸出紋波、工作效率或無需重新設(shè)計(jì)變壓器。

MinE-CAP工作原理圖：

下圖可見MinE-CAP 可將大容量電容的體積縮減50%。

MinE-CAP采用MinSOP-16(SMT)封裝，相對(duì)于空間利用率很高的InSop-24封裝進(jìn)一步縮小了50%。

前面提到，MinE-CAP無需浪涌抑制電路并降低了輸入級(jí)電路的應(yīng)力。閻先生進(jìn)一步解釋說，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)浪涌電流較大時(shí)，需要采用兩個(gè)整流橋，而MinE-CAP將沖擊電流變小，只需一個(gè)整流橋即可。另外，以往設(shè)計(jì)為了降低浪涌電流，需要在線路中增加一個(gè)抑制浪涌的NTC(負(fù)溫度系數(shù)電阻)，當(dāng)冷態(tài)開機(jī)，阻抗比較大時(shí)NTC起到抗浪涌的目的。采用MinE-CAP后，不用擔(dān)心浪涌電流帶來的影響，也可省去NTC，同時(shí)在啟動(dòng)期間降低整流橋和保險(xiǎn)絲的應(yīng)力。

MinE-CAP與InnoSr: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itch3/Pro器件可完美協(xié)同工作

MinE-CAP與InnoSr: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?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫itch3/Pro器件可完美協(xié)同工作，為V引腳提供輸入電壓信息。在InnoSr:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 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itch3上有個(gè)V引腳，傳統(tǒng)的使用方法是串聯(lián)一組電阻到母線端，起到檢測母線電壓的作用。MinE-CAP的L引腳與InnoSr: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?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫itch3的V引腳可以無縫連接。如此，InnoSr:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 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itch3仍然可以檢查到母線電壓的工作狀態(tài)。當(dāng)然，如果設(shè)計(jì)師沒有選擇InnoSr: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itch3，而是選用了其他的廠家芯片的話，也是可以協(xié)同工作的，只是需要提供一個(gè)外部供電。

MinE-CAP更適合做超薄的設(shè)計(jì)，可將一個(gè)65W的電源設(shè)計(jì)做到信用卡大小的薄厚。電源薄厚除了變壓器外，有時(shí)也受限于電容的直徑，如果采用高低壓搭配的方式，電容的直徑就變小了，可利用的空間也就更大了，閻先生說。

不懼嚴(yán)酷的用電環(huán)境

MinE-CAP適合各種用電環(huán)境。拿印度國家來說，大家都知道印度的電力供電不夠穩(wěn)定，通常他們?cè)谠O(shè)計(jì)中會(huì)將兩個(gè)電容疊加串聯(lián)使用。例如將兩個(gè)22µF 400V電容相加，可得到800V電壓，但隨之帶來一個(gè)問題是電容串聯(lián)后容量減半，如果想達(dá)到110µF的總的輸入濾波容量，需要有20個(gè)22µF的電容串聯(lián)后再分別并聯(lián)，所以印度廠商很難將電源體積做小。這對(duì)于MinE-CAP是一個(gè)很大的機(jī)會(huì)，采用MinE-CAP后只需6個(gè)電容就可以做到116µF的低壓容量，不但降低了成本，還縮小了體積。

創(chuàng)新的MinE-CAP IC不僅可以大幅縮小電源的整體尺寸，同時(shí)還能減少元件數(shù)，降低EMI，并且避免了與高頻設(shè)計(jì)相關(guān)的變壓器/箝位損耗增加的挑戰(zhàn)，主要應(yīng)用在智能手機(jī)充電器、家電、電動(dòng)工具、照明和汽車。