【分享】氮化镓芯片组完成高效力、松散的反激式电源-KIA MOS管

氮化镓芯片组--它由具备耐用的750V氮化镓(GaN)低级侧开关的反激式IC计划与立异的高频有源钳位计划组合而成，能够或许为手机、平板电脑和条记本电脑设想出额外功率高达110W的新型超松散充电器。此芯片组来自Power Integrations，包罗外部集成PowiGaN开关的InnoSwitch4-CZ零电压开关(ZVS)反激式节制器和供给有源钳位处理计划的ClampZero产物系列。这些新IC可用于设想效力高达95%且在差别输出电压前提下坚持恒定的反激式电源。

这类InnoSwitch4-CZ/ClampZero组合为反激式电源设想带来了线人一新的新机能。

因为变压器中存在低级漏感，低级侧须要有源钳位电路。当低级侧开关关断时，漏感换向会致使电压过冲，从而破坏MOSFET。一种罕见的处理计划是利用无源电阻-电容-二极管(RCD)钳位来掩护MOSFET（见图1）。钳位将漏感能量转移到钳位电容中，并在电阻中以热量的情势耗散。RCD钳位会下降反激效力，但可为MOSFET供给掩护。

图1. 无源低级钳位RCD处理计划须要耗散大批的热量并且会限定反激式电源的效力

在每一个开关周期中，钳位中的能量城市丧失。这迫使设想者限定最大开关频次，而这又须要利用更大的变压器。是以，无源钳位处理计划会下降反激效力或致使电源体积更大和/或温度更高。更有用的体例是用有源钳位取代无源RCD收集。

有源钳位

有源钳位不耗损能量，而是再轮回漏感能量，从而进步效力并削减热量发生。在有源钳位设想中，RCD缓冲器中的电阻由开关取代。若是利用ClampZero，开关则是PowiGaN器件（见图2）。

低级开关关断后，次级节制唆使ClampZero开关守旧，并在低级开关守旧前将钳位电容储能传输至次级。再轮回钳位电路使得漏感电流得以换向，还可确保低级开关上的电压在其守旧前为零(ZVS)。

图2. InnoSwitch4-CZ/ClampZero反激计划

在传统的有源钳位设想中，低级MOSFET和有源钳位开关以互补体例停止任务（是以这些钳位电路被称为“互补形式有源钳位”电路）。在这类任务形式下，变更器只能任务于非持续导通形式或临界导通形式，不能任务于持续导通形式。

当须要宽输出电压规模的设想（如USB PD和PPS充电器）时，这对设想者来讲是一个挑衅，致使设想出电源在高输出电压下的导通必须很是不持续。但是，InnoSwitch4-CZ/ClampZero芯片组降服了这个限定。

InnoSwith4-CZ和ClampZero

InnoSwitch4-CZ和ClampZero IC芯片组接纳庞杂、非对称的非互补有源钳位节制体例，完成智能的零电压开关，同时撑持非持续和持续导通任务形式，可进步设想矫捷性，并在一切任务前提下完成效力最大化。

新型反激式开关IC具备优良恒压/恒流精度，不受核心元件参数公役的影响，并且在供给输出电压检测等宁静及掩护功效的环境下，其空载功耗小于20mW。

InnoSwitch4-CZ产物系列接纳薄型InSOP-24D封装，同时集成了750V开关、低级和次级节制器、ClampZero接口、同步整流和合适宁静规范的反应电路。高达140kHz的稳态满载开关频次下降了变压器尺寸，进一步进步功率密度。

InnoSwitch4-CZ/ClampZero芯片组合适于高效、松散的USB PD适配器、高密度反激式AC/DC电源和高达110W的高效恒压/恒流电源。InnoSwitch4-CZ IC撑持可变输出电压和电流特征，并具备完美的掩护功效，包含用于输出过压和欠压掩护的主动重启动或锁存毛病呼应体例、输出欠压掩护和锁存或迟滞过温掩护。

设想典范

设想者能够将InnoSwitch4-CZ和ClampZero IC与Power Integrations之前推出的MinE-CAP IC产物搭配利用，以设想出超松散型反激电源。MinE-CAP是对InnoSwitch4-CZ和ClampZero IC的天然补充；它可大幅减少输出大容量电容的尺寸，而不会影响输出纹波、任务效力且无需从头设想变压器。

与传统手艺（如极高开关频次任务）比拟，MinE-CAP可完成划一或更大的全体电源尺寸减少，同时可防止与极高频设想相干的庞杂EMI滤波和变压器/钳位耗散增添的挑衅。MinE-CAP还能切确地办理交换上电时的浪涌电流，从而无需利用功耗较大的NTC或大型慢熔保险丝。

Power Integrations推出的DER-928设想典范是一款合用于手机和条记本电脑的超松散型60W USB PD 3.0充电器。

设想特点以下：

利用了具备高压PowiGaN开关的InnoSwitch4-CZ有源钳位反激式开关IC (INN4073C)

利用了ClampZero有源钳位IC (CZ1062M)

利用了MinE-CAP大电容小型化IC (MIN1072M)

输出：90VAC - 265VAC

USB-C PD输出：5V/3A；9V/3A；15V/3A；20V/3A

图3. DER-928设想典范：利用InnoSwitch4-CZ、ClampZero和MinE-CAP芯片组的60W超小型USB PD充电器，体积唯一24.4立方厘米（44平方毫米 x 高12.6毫米）

在上述设想中，用130F输出电容替代100F大电容可将峰值功率进步到90W。

其余机能特征包含：

轻松合适DOE6和CoC v5 2016能效规范

供给输出过压和过流掩护

外部集成热关断掩护特征

空载输出功率<60mW，微节制器功耗为20mW

具备高功率密度的松散设想：30.3W/in3，不含外壳（即，60W/1.77in X 1.77in X 0.63in）

接洽体例：邹师长教师

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