（文/程文智）自2015年開始，PI陸續(xù)推出了一系列的PD產(chǎn)品，比如2015年推出了第一代InnoSwitch產(chǎn)品和FluxLink磁感耦合技術(shù)，會把初級側(cè)和次級側(cè)的信號通過芯片內(nèi)部集成的兩個線圈，用磁感耦合的方式進(jìn)行耦合；2017年推出了第三代InnoSwitch-3，降低了音頻噪聲，可應(yīng)對更高輸出功率充電器的需求；2018年推出了氮化鎵的產(chǎn)品，當(dāng)時是在功率比較大的應(yīng)用場景中使用了氮化鎵，功率比較小的時候仍然使用的是硅器件；2019年推出了InnoSwitch-3 Pro，引入了I2C接口，外部的MCU可以通過I2C與功率器件進(jìn)行通信，實現(xiàn)智能溝通；為了進(jìn)一步縮小體積，PI在2020年推出了MiniE-CAP，其主要作用是將前面的輸入大電解電容替換成兩個并聯(lián)的低壓電容，這樣就能縮小電解電容的體積，電容尺寸大概能縮小40%，好處是提升電源的功率密度。



2021年推出了InnoSwitch-4、ClampZero、InnoSwitch3-PD，其中InnoSwitch3-PD將MCU都集成在了芯片內(nèi)部，可以說是一個單芯片的解決方案，因為把通信協(xié)議都集成進(jìn)了芯片內(nèi)部，所以對中小型沒有軟件研發(fā)能力的客戶來說就非常友好。InnoSwitch-4和ClampZero主要是用來做有源鉗位，工作頻率可以做得更高，溫升做得更低。

近期，PI又推出了一款新的產(chǎn)品InnoSwitch4-Pro，該芯片集成了InnoSwitch-4有源鉗位的優(yōu)點，以及I2C接口的靈活性，同時具備了InnoSwitch3-Pro的廣泛適用性和InnoSwitch-4的高效率。

InnoSwitch4-Pro的特性
據(jù)PI介紹，InnoSwitch4-Pro系列可數(shù)字控制的離線恒壓/恒流零電壓開關(guān)(ZVS)反激式IC，可大幅縮減電源適配器的尺寸。這些高度集成的器件采用穩(wěn)定耐用的PowiGaN氮化鎵初級開關(guān)，穩(wěn)態(tài)開關(guān)頻率高達(dá)140kHz，可減少用于手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦和多端口配件市場的超緊湊適配器應(yīng)用所需的元件數(shù)量和PCB板面積。


PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理閻金光特別介紹了InnoSwitch4-Pro集成I2C接口后帶來的好處，由于具備了I2C接口，工程師能夠方便進(jìn)行數(shù)字編程控制的高效功率變換。比如說，通過不受外部協(xié)議影響的接口對電源的各種特性進(jìn)行控制；通過I2C與外部MCU相連則可以支持USB-PD、PPS、UFCS，以及其他各種客戶定制化的快充協(xié)議，而不受協(xié)議限制。

正是由于I2C接口的引入，讓InnoSwitch4-Pro增加了更多新的特點，比如增強(qiáng)的報告功能和更多的保護(hù)特性；同時讓代碼更加簡化、響應(yīng)更加快捷、可選項也變得更多。



據(jù)閻金光介紹，InnoSwitch4-Pro IC能夠提供高達(dá)220W的功率，并且采用超薄的InSOP-28封裝，內(nèi)部同時集成了750V PowiGaN初級開關(guān)、控制器、用于次級側(cè)控制的FluxLink加強(qiáng)絕緣反饋鏈路、I2C接口、有源鉗位驅(qū)動和同步整流功能。

由于InnoSwitch4-CZ技術(shù)增加了零電壓開關(guān)(ZVS)特性，因此InnoSwitch4-Pro也具有零電壓開關(guān)特性，從而使得該IC的工作開關(guān)頻率更高，卻不會帶來效率的降低。

值得一提的是，InnoSwitch4-Pro具有ZVS或準(zhǔn)諧振（QR）的開關(guān)特性可選，如果搭配ClampZero IC使用則可以提供最佳的效率表現(xiàn)和使用更小的磁性元件，更高的開關(guān)頻率（最高可達(dá)140kHz開關(guān)頻率）適合于使用平面變壓器，平面變壓器的一致性更好，這樣生產(chǎn)出來的產(chǎn)品一致性也將更好。

InnoSwitch4-Pro可數(shù)字控制的反激式IC與ClampZero和MinE-CAP配套器件搭配使用，可滿足OEM原裝、非原裝USB PD和通用快充技術(shù)規(guī)范(UFCS)適配器市場應(yīng)用非常需要的超緊湊和纖薄外形的設(shè)計要求。其中，UFCS是中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)。

InnoSwitch4-ProIC可與PI的ClampZero系列有源鉗位IC無縫銜接，在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)和非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)下實現(xiàn)ZVS。ZVS與PI的PowiGaN技術(shù)相結(jié)合，幾乎消除了開關(guān)損耗。其超過95%的效率，使設(shè)計人員能夠省去熱管理通常需要的散熱片、導(dǎo)熱片和灌封材料。


而如果在使用InnoSwitch4-Pro和ClampZero IC之外，再使用MinE-CAP器件，則可以進(jìn)一步減小適配器的尺寸。MinE-CAP IC同樣基于PowiGaN技術(shù)，可將輸入電容的尺寸減小約40%。

InnoSwitch4-Pro IC采用獨特的控制方法，在DCM和CCM中都能實現(xiàn)ZVS。與ClampZero IC搭配使用時，該控制方法可支持更高的操作頻率，而不會造成效率的下降。InnoSwitch4-Pro產(chǎn)品單獨使用時，在DCM和CCM模式下還同時支持準(zhǔn)諧振的開關(guān)工作。可選擇僅采用DCM模式工作以降低SR FET電壓應(yīng)力。新IC還具有優(yōu)化的命令集以降低I2C數(shù)據(jù)擁堵的可能性。



此外，InnoSwitch4-Pro反激式開關(guān)IC可提供優(yōu)異的恒壓/恒流精度，不受外圍元件的影響，并且在提供輸入電壓檢測等安全及保護(hù)功能的情況下，其空載功耗小于30mW。該器件具有完善的保護(hù)功能，可提供用于輸出過壓和欠壓保護(hù)的自動重啟動或鎖存故障響應(yīng)方式，以及提供多個輸出欠壓故障閾值、鎖存或遲滯初級過溫保護(hù)以及輸出母線開關(guān)短路保護(hù)。



結(jié)語
總的來說，InnoSwitch4-Pro可幫助客戶采用更低的元件數(shù)量設(shè)計其電源產(chǎn)品，并且設(shè)計簡單，而通過I2C總線和低成本的MCU進(jìn)行性能設(shè)定，能夠?qū)斐鋺?yīng)用實現(xiàn)精準(zhǔn)的V/I控制，實現(xiàn)全面的故障保護(hù)和遙測報告功能。而且PI還會提供完整的設(shè)計支持工具PI Expert套件，而為了方便工程師評估InnoSwitch4-Pro IC，PI同時推出了兩款參考設(shè)計DER-960 (100W)和RDK-942 (65W)。