PI电子电力步入氮化镓时代USBPD快充技术课件.pptx

1、电力电子步入氮化镓时代2020年6月氮化镓开关增加了离线氮化镓开关增加了离线式式功率功率变变换换 的效率的效率2氮化镓开关通过二维电子氮化镓开关通过二维电子气气(2DEG)传导传导与传统的硅器件相比阻抗更低对于给定对于给定的的RDS(ON)，氮化镓器件更小且开关效率更高氮化镓器件更小且开关效率更高无需散热片、导热片，增加电源寿命和可靠性氮化镓开关器件氮化镓开关器件的的开通开通/关断关断速速度非常快度非常快低开关损耗很大可能会产生EMI问题氮化镓带来效率的增加氮化镓带来效率的增加技术技术单位面积的归一化参数单位面积的归一化参数栅栅极极电压电压RDS(ON)COSS开关切换时间开关切换时间VGS(

2、ON)横向横向Si MOSFET1115 VPowiGaN开关开关0.07 0.852.使用低耐压额定值的SRFET3.减低初级漏源极电压4.减少次级绕组圈数VOR较高有助于较高有助于增大占空比，尤其在低压情况下使用更低电压额定值的SRFET-降低成本使得KP数值接近于1 利于波谷开关，降低开关损耗改善效率工作频率选择工作频率选择在在75 kHz-85 kHz的范围内的范围内高频利于降低变压器尺寸 频率继续增加会增加开关损耗设计工作于CCM模式(KP0.9)时，为改善低压输入时的效率可进一步降低频率尽可能减小次级圈数尽可能减小次级圈数有助于减小初级绕组的圈数和层数 有助于降低铜损15变压器的优

3、变压器的优化化设计是关设计是关键键选选取取Ae值最大的磁芯值最大的磁芯RM8同同ATQ23.7/14磁芯的比较磁芯的比较截面积增截面积增加加38%但但占占板空板空间间相同相同0.7-0.8%的效率改善的效率改善数据来自数据来自于于45 W设计设计16随绕线宽度的增加可大随绕线宽度的增加可大大大增加增加电电源效率源效率4.3 mm和8.1 mm绕线宽度骨架的效率比较选用绕线宽度最宽的磁芯骨选用绕线宽度最宽的磁芯骨架架数据来自数据来自于于60 W设计设计EQ25磁芯和骨架磁芯和骨架EQ2506/EQ27磁芯和骨架磁芯和骨架满载效率随输入电压的变化满载效率随输入电压的变化输入电压输入电压（VAC）效

4、率（效率（%）17InnoSwitch的优势的优势18InnoSwitch3采采用用FluxLink数字反馈数字反馈技技术实现术实现 隔离式反激设隔离式反激设计计，无需，无需使使用光耦用光耦 集成功率集成功率MOSFET 650 V/725 V/750 V专利的开关和控制技术专利的开关和控制技术CCM和准谐振开关和准谐振开关效率极高效率极高损耗更低损耗更低FluxLink 隔离反馈隔离反馈高可靠性，长使用寿命高可靠性，长使用寿命主动控制主动控制SR MOSFET减少二极管导通时间，增减少二极管导通时间，增加加SRMOSFET导通时间，实现最佳效率导通时间，实现最佳效率DCM-CCM工作方式平滑

5、切换工作方式平滑切换无损耗检测无损耗检测 提供输入浪涌保护提供输入浪涌保护 空载功耗的影空载功耗的影响响2 mW特性特性规格规格电压精度电压精度 3%电流精度电流精度+/-5%动态响应动态响应出色出色空载输入功率空载输入功率（包括包括 输入电压检测输入电压检测电电路）路）15 mW19初级与次级侧之初级与次级侧之间间采用采用磁磁感耦合感耦合具备次级侧控制方式的优势兼具初级侧驱动方式的简单性无需光耦即可实现隔离跨接于隔离跨接于隔离带带之间之间同时控制初级与次级开关实现最佳效率满足所有法规及耐压隔离要求直接监测输出直接监测输出精确的输出电压和电流驱动同步整驱动同步整流流MOSFET设计简单所有条件

6、下均具有高可靠性FluxLink可精确控制功率变换可精确控制功率变换FluxLink：磁感耦合跨接于隔磁感耦合跨接于隔离离带之间带之间满足满足CQC、UL及及TUV关于关于安安规隔规隔离离器件器件的的认证认证要要求求20InnoSwitch3 产品系列产品系列21采采用用PowiGaN技术的技术的InnoSwitch3 IC可实现可实现 100 W以上的输出功率以上的输出功率22使用硅晶体管使用硅晶体管的的InnoSwitch3在高在高达达65 W的应用当中非常的应用当中非常有有效效 PowiGaN开关开关提提供更供更大大的输的输出出功率功率单位面积的RDS(ON)更小开关损耗更低PowiGa

7、N器件器件InnoSwitch3-CP 恒功率 InnoSwitch3-EP 适合敞开式电源 InnoSwitch3-Pro 数字控制PowiGaN开关725/750 V元件型号元件型号230 VAC+/-15%85-264 VAC适配器适配器敞开式敞开式适配器适配器敞开式敞开式INN3x74C20 W25 W15 W20 WINN3x75C25 W30 W22 W25 WINN3x76C35 W40 W27 W36 WINN3x77C40 W45 W36 W40 WINN3x78C70 W75 W55 W65 WINN3x79C80 W85 W65 W75 WINN3x70C90 W100

8、W75 W85 W变换效率极高变换效率极高效率高达95%任何输入电压及负载条件 下均保持一致无需散热片实现极高功率密度的智能充电适配器设计安全安全性性、一致性、可靠性、一致性、可靠性 有效且好用有效且好用只是Power Integrations开发的另一项开关技术外观和性能类似于硅MOSFET没有EMI问题高工作电压和更大的浪涌裕量265 VAC输入下空载功耗小于40 mW已已批量生产批量生产迄今为止出货量已超过600万片PowiGaN可提供最佳性能可提供最佳性能75 mm35 mm23DER-74765 W 20 V/3.25 A100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%

9、0%00.5122.533.5效效率率1.5负载条件负载条件（A）90V AC input115V AC input 230V AC input 265V AC input整个输入及负载范围内整个输入及负载范围内恒恒定的定的高高效率效率DER-747：65 W，采用，采用PowiGaN技术，效率技术，效率 不受输入电压和负载条不受输入电压和负载条件件影响影响24InnoSwitch3-Pro：数字控制功率变换数字控制功率变换I2C交流输入交流输入微控制器微控制器恒流恒流恒功率恒功率具备数字接具备数字接口口(I2C)的先进控制引擎的先进控制引擎输出电压和电流控制 恒压/恒流/恒功率输出特性保护特

10、性可设定-使能/禁止、关断/自动重启动、触发点恒压恒压25为技术成熟为技术成熟的的InnoSwitch3增加输出控制增加输出控制功率输出功率输出集成的负载开关控制集成的负载开关控制 直接提供负载保护直接提供负载保护高效率开关高效率开关 准谐振模式开关准谐振模式开关 集成的电流监测集成的电流监测可灵活配置可灵活配置 与协议无关与协议无关 可选择的保护可选择的保护微控制器微控制器控制和报告控制和报告遥测报告遥测报告 驱动器状态驱动器状态 故障报告故障报告 5 V VCC供电供电(5 mA)精确控制精确控制 电压电压 电流电流 微调微调负载负载26次级侧控制次级侧控制 ON/OFF+可变可变ILIM

11、控制控制 在各种负载条件下保持极高效率在各种负载条件下保持极高效率 空载功耗空载功耗90%满载时0.92.5 kV差模浪涌DER-801：100 W宽范围镇流器宽范围镇流器303%的恒压及恒流输出的恒压及恒流输出特特性性单一设计可涵盖多种应用15 mW的低空载功耗（的低空载功耗（无无PF电路电路）轻松满足北美的DOE-6和ENERGY STAR要求支持模拟支持模拟和和PWM调光调光 极高效率极高效率快速控制可减少输出纹波快速控制可减少输出纹波所需的输出电容较小出色的负载调整率和瞬出色的负载调整率和瞬时时动态动态响响应应非常适合多灯串应用，例如具有高度可变的独立负载的RGB灯串31LYTSwit

12、ch-6：性能卓越性能卓越扩展扩展了了LYTSwitch-6系列的输系列的输出出功率范围功率范围先进的先进的InSOP-24封装封装 降低占板空间 无需散热片 更宽的爬电距离和电气间隙PowiGaN32型号MOSFETVDS(max)输出功率-敞开式277 VAC(15%)90-305VAC380-450VDCLYT6063C650 V15 W12 WLYT6073C725 V25 WLYT6065C650 V30 W25 WLYT6075C725 V40 WLYT6067C650 V50 W45 WLYT6077C725 V60 WLYT6068C650 V65 W55 WLYT6078C7

13、50 V75 W65 W90 WLYT6079C750 V85 W75 W100 WLYT6070C750 V95 W85 W110 WInnoSwitch3-MX33InnoMux 适合显示器应用的单级适合显示器应用的单级功功率率架构架构InnoSwitch3-MX外加外加InnoMux的单级变的单级变 换可同时提供恒压和恒换可同时提供恒压和恒流流输出输出5 V（恒压）恒压）12 V（恒压）恒压）InnoMuxInnoSwitch3-MX 反激式电源36 V（恒流）恒流）34或单灯串LED灯串恒流输出灯串恒流输出恒压输恒压输出出2恒压输出恒压输出1控制功能控制功能开关周期请求和确认开关周期请

14、求和确认(ack)InnoMux和和SR开开关关的时序的时序InnoSwitch3-MX根根据据InnoMux发发送送的指令的指令 实现按实现按需需供电供电初级侧开关初级侧开关FluxLinkLED电流控制电流控制PWM：PWM调光输入调光输入ADIM：模拟调光输入：模拟调光输入待机模式待机模式35STB：关断：关断LED输输出出以降以降低低功耗功耗参考设计参考设计 典型应用典型应用输入输入(VAC)功率功率 (W)元件型号元件型号恒压输恒压输出出1 恒压输恒压输出出2恒流输出恒流输出调光方式调光方式InnoSwitch3-MXInnoMuxDER-636显示器显示器90-26440INN34

15、68CIMX102U5 V 3 A-36 V 0.6 A PWM/模拟模拟InnoMux芯片组可提供高芯片组可提供高达达75 W的输出的输出InnoSwitch3-MXInnoMuxInSOP-24D（C封装）封装）MSL-3级级 波峰焊和回流焊波峰焊和回流焊元件型号元件型号通道通道封装封装LED灯串灯串恒压输出恒压输出IMX101J11QFNIMX101U12HSOPIMX102U41HSOP元件型号元件型号初级初级MOSFET(VDS(MAX)功功 率率(W)85 264 VACINN34X5C650/72520INN34X6C650/72525INN34X7C650/72532INN3468C65040INN3478C75055INN3479C75065INN3470C75075QFN-28（J封装）封装）MSL-1级级 回流焊回流焊HSOP-28（U封装）封装）MSL-1级级 波峰焊波峰焊36