PI:InnoSwitch - CP系列产品助力快速充电器设计应用

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2016年1月14日,易维讯主办的第五届“趋势、创新、共赢”年度中国ICT媒体论坛暨2016产业和技术展望研讨会在深圳IC咖啡隆重举行。作为特邀演讲嘉宾,Power Integration(PI)的**应用工程师、实验室经理阎金光就充电器的发展发表了相关主题演讲,并在会上介绍了PI*新的InnoSwitch方案,为快充领域带来更多的选择。

Power Integration**应用工程师、实验室经理阎金光

Power Integration面临的新挑战

Power Integration成立于1988年,是电源转换IC领域的全球领导者。其高能效的AC-DC电源用IC产品、LED照明**性的高效率驱动器IC及可靠性极高的IGBT驱动器凭借着极优的性价比,获得了客户的一致认可。而Power Integration也精益求精,凭借深厚的技术优势,因应市场需求推出更多新产品。快速充电相关领域就是PI瞄准的新市场。

在过去几年,智能设备发展迅猛,大屏化的产品加快了产品对电量的消耗,电池技术发展的滞后和对电量需求的矛盾衍生了对快速充电的需求。包括联发科、高通在内的众多厂商推出了众多快速充电协议,以协助厂商解决充电问题,尤其是高通的Quick Charge 3.0快充协议,更是当中的佼佼者。

根据阎经理介绍,高通QC 3.0可根据移动设备的属性不同选择*佳的供电电压,从5V 到12V 间以200mV的阶跃电压为单位进行调整,实现能量传输效率的*大化。较之二代的5/9/12 V阶跃,QC 3.0的方案可以给负载提供更大的输出功率,优化负载端的DC/DC效率,消除了QC 2.0中固有的三档电压切换时带来的手机发热问题,同时在无线充电应用的架构中对整个系统可以实现简化。

纵然新协议带来了提升,但对于快速充电器的制造者来说,还存在不少的挑战。按照阎经理的说法,挑战主要包括了以下几个方面:

1. 非常高的功率密度。

2. 在输出电压可变的前提下仍能满足效率规范要求的变压器设计。

3. 对不同协议的兼容。

4. 可靠的控制机制

这也给Power Integration等厂商带来了新的挑战。

InnoSwitch:电源转换的新方法

InnoSwitch是PI推出的一系列电源转换IC,产品线包括了面向高压快速充电的InnoSwitch CH系列、面向辅助和待机电源的InnoSwitch EP系列,面向智能手机快速充电领域的InnoSwitch CP系列产品。另外,在快充应用中PI还提供有可以同时满足高通QC2.0和QC3.0协议的接口IC产品,。在会上,阎经理全面介绍了InnoSwitch – CP系列的产品。

InnoSwitch系列电源转换IC

InnoSwitch - CP中,CP的含义是指Constant Power(恒功率),恒功率再搭配Qualcomm® Quick Charge™ 3.0或USB-PD等自适应电压协议使用时,可让智能移动设备制造商缩短众多产品的充电时间。开发人员采用自适应充电技术后,可大幅缩短充电时间,提高充电效率,同时还可兼容以前的使用USB BC 1.2规范的5V输出通用充电器,这样可以*大程度降低在热管理及电池充电系统方面所花费的成本。

InnoSwitch - CP的典型应用

阎经理介绍,由于InnoSwitch -CP采用了PI的FluxLink™技术,这样不但能实现高性能的次级反馈控制,而且还具备通常只有初级反馈控制才具有的线路简单及元件数目少的优势。FluxLink技术还可优化输出同步整流效果,使得同步整流安全可靠工作,从而保证在整个负载范围内均提供极高的效率。

“InnoSwitch - CP的恒功率输出可以为QC3.0应用提供*佳的充电性能。”阎经理强调。

输出电压及电流特性

据测量数据显示,此方案可以在不同的输入电压、负载、温度及批量生产条件下,输出均能满足3%的稳压精度。且能满足所有能效法规对效率的要求。例如,在230 VAC输入时空载功耗可以做到低于10 mW,而满载效率则可高达90%以上。因此InnoSwitch-CP器件可轻松满足全球所有的能效标准。

效率对比

另外,InnoSwitch-CP IC还具有一整套完善的**保护功能,其中包括:过压保护(OVP);输出降低至3V时的自动重启动过流保护(OCP);具有迟滞特性的热关断保护以及具备精确输入电压缓升/缓降阀值的输入过压保护特性。再者此系列IC跨接于初级与次级侧之间,经过全球多家安规认证机构的合格认证,可以符合全球不同的安规标准。

目前InnoSwitch-CP系列IC有INN2214K和INN2215K两款型号可供选择,以适应不同输出功率的适配器设计要求。

INN2214K和INN2215K输出功率表

阎经理在会上还提到,用InnoSwitch-CP设计时搭配PI的充电器物理层接口IC CHY103,能够在满足高通2.0和3.0快充协议的基础上,具备更多保护功能,从而更好的提升产品的安全性。

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