Power Integrations革命性技术再将AC-DC变换器体积缩小40%

日期:2020-10-29


PSDC主编 刘洪
 
Power Integrations(PI)举行线上新品发布沟通会,资深技术培训经理阎金光(Jason Yan)介绍了新发布的全新的MinE-CAP器件,他表示该产品可大幅缩小输入大容量电容的尺寸,减小高达95%的浪涌电流,无需NTC热敏电阻并且避免相关损耗,因此AC-DC变换器的体积最多可缩小40%。
 
消费者需要更小的充电器和适配器
阎金光表示,客户需要更快速的充电及更小尺寸的电源,但复杂的充电控制要求增加了电源的元件数目及复杂性,如动态精确的电压和电流调整(USB-PD/PPS、VOOC等)或由移动设备进行软件控制。工程师面临的挑战是功率加上复杂性使尺寸更大,温升性能也是挑战,他们也经常抱怨需要使用各种昂贵的高压电容。
但是,消费者要求尺寸更小的适配器,怎么办?传统的功率变换解决方案通过提高开关频率来使用更小的变压器,从而减小电源尺寸。增加开关频率(≥300 kHz)可以降低尺寸,让变压器尺寸减小,但在反激电源批量生产中仍面临散热、EMI及效率能否保证一致性的问题,如进一步提高频率,还会增加成本。
 

 
挑战依然存在,开关频率影响变压器的体积,而输入电压决定大容量电容器的体积。事实上,每个AC工频周期期间大电容都会储存释放能量,高压输入(176-264VAC)才能使用更小容量的电容器。宽压范围工作要求输入滤波电容有更大的容量(低压时)及更高的耐压额定值(高压时)。为支持更高的耐压,电容制造商必须增加电容的体积。
 

 
让电解电容最小化
阎金光介绍说,PI新的MinE-CAP™ IC是一款适用于高功率密度、通用输入AC-DC变换器的器件。这种新型IC可将离线电源所需的高压大容量电解电容器的尺寸减半,使得适配器的尺寸最多缩小40%。MinE-CAP器件还可大幅减小浪涌电流,这有助于省去NTC热敏电阻,提高系统效率,并减少热耗散。
 

 
创新的MinE-CAP IC不仅可以大幅缩小电源的整体尺寸,同时还能减少元件数,降低EMI,并且避免与高频设计相关的变压器/箝位损耗增加的挑战。另外,MinE-CAP无需浪涌抑制电路并降低了输入级,无需浪涌限幅电路,效率更高且无NTC产生的局部发热点。
他说,USB PD技术为市场普遍采用小型65W充电器提供了巨大的推动力,许多公司都在设法通过提高开关频率来缩小反激式变压器的尺寸。MinE-CAP将改变紧凑型充电器和适配器的游戏规则,解决了电解电容体积比较大,且常常限制适配器设计外形尺寸选择,尤其是最小厚度的问题。MinE-CAP IC允许设计人员在很大一部分储能中主要使用低电压额定电容,这样可以使这些元件的体积随电压线性缩小。MinE-CAP提供的体积节省比将开关频率翻倍的方法更大,同时还能有效提高系统效率。MinE-CAP IC支持宽范围输入电压,适用于几乎所有的地区,应用范围包括智能手机充电器、家电、电动工具、照明和汽车。
 

 
MinE-CAP器件可利用PowiGaN™氮化镓晶体管的小尺寸和低RDSon,根据交流输入电压条件,主动、自动连接和断开大容量电容网络的各个部分。MinE-CAP还提供保护功能,直到在交流低输入电压下需要时为止。这种方法可大幅缩小输入大容量电容的尺寸,而不会影响输出纹波、工作效率或无需重新设计变压器。MinE-CAP可大幅减少高压储能元件的数量,并使低电压电容免受电网电压剧烈波动的影响,从而大大增强耐用性,同时减少系统维护和产品返修。
据介绍,新器件采用微型MinSOP-16A封装,可与Power Integrations的InnoSwitch™系列电源IC无缝配合,所需外部元件极少。使用MinE-CAP可以将电源缩减至信用卡大小的尺寸,堪称将电源尺寸最多缩小40%的革命性技术。
 

 
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