数字控制新时代，PI推出新一代反激式开关IC InnoSwitch5-Pro系列

充电头网编辑部充电头网 2024-04-06

前言

现如今，用户群体正在日益追求更快速、高效的充电体验。快速充电已经成为用户在购买充电设备时的首要考虑因素之一。为了满足用户对充电速度的迫切需求，充电输出功率必须不断拔高。这就导致了另一方面的问题，即如何在输出功率增大的同时，保持充电设备的体积尽可能小。用户期望充电器能够更加便携，轻便，便于携带。因此，设计者需要在实现高功率输出的同时，克服尺寸和重量的限制，确保设备具有良好的便携性。

同时，设计者还需要在成本控制方面找到平衡点。快充技术的不断进步通常伴随着更高的制造成本，但市场对价格的敏感性也不容忽视。在不断提高充电输出功率的同时，实现充电设备体积的最小化并降低成本，这是现代电子工程师需要面临的一个问题。

充电头网很荣幸地了解到Power Integrations（以下简称：PI）推出了一款高效率、可数字控制的反激式开关IC InnoSwitch5-Pro系列，这款单芯片开关IC采用创新的次级侧控制方式，支持多种快充协议，在性能更进一步的同时有效减小适配器尺寸，降低元件成本和制造复杂性，可优化紧凑型、高效率单口或多口USB PD适配器的设计和制造，效率超过95%。

PI InnoSwitch5-Pro

InnoSwitch5-Pro内部集成750V或900V PowiGaN™初级开关、初级侧控制器、FluxLink™隔离反馈功能和具有I²C接口的次级控制器，采用独有的变频开关控制方式，可根据数字信号的反馈来决定初级功率开关的一个开关方式，响应速度更快。

InnoSwitch5-Pro的变换效率最高可达95%，主要源于采用了氮化镓功率开关，并结合零电压开关技术以降低功率开关管的开关损耗。这不仅有助于提升效率，还能降低集成电路（IC）的温升。

同时，InnoSwitch5-Pro具有I²C可编程接口用于跟外部MCU通信，适用于任何微控制器，支持USB PD3.1、UFCS以及其他专有协议。MCU负责与外部负载通讯，因此不论使用何种通讯协议，只需在MCU软件中进行调整，功率器件将根据MCU的指令执行相应操作。

InnoSwitch5-Pro在USB充电方面具有更高功率、效率和控制能力，采用磁感耦合通讯、同时控制初级和次级两个开关，可通过I²C编程支持电压、电流、保护等多方面控制。这种高集成度、高效率的单级反激变换器方案，特别适用于USB快速充电的应用。初级功率开关包括适用于印度市场应用的900V开关选项。同时，采用PI独创的SR-ZVS控制技术，可以在无需额外高压功率开关的前提下实现主功率开关管的零电压开关操作，输出功率最大可达到220W，支持笔记本和电动工具等多种应用。

InnoSwitch5-Pro反激式开关IC是一款具有超高效率的反激方案，采用氮化镓的功率开关管，结合集成的内部控制器和可编程的SR-ZVS控制算法。初级功率管的750伏或900伏耐压选项，有利于优化方案成本，同时保证了满足USB PD 3.1扩展功率范围的应用。

与传统有源钳位方式相比，采用零电压开关后，可以实现主功率开关管在开通前其两端的DS电压下降至零伏，进而消除开通损耗。而PI的SR-ZVS控制是利用现有的次级同步整流管以及次级侧的能量实现初级功率开关管的ZVS开通，这样就避免了现有ACF中需要使用的额外的功率开关管和电平移动IC，降低了成本。通过利用次级侧输出电容的能量，实现DS电压的泄放到零，这样不但减少了元件数目，降低了成本，同时也使得更高功率密度的电源设计成为可能。

这款新品与PI其他传统的InnoSwitch产品一样，采用FluxLink磁感耦合进行初级和次级之间的通讯，省去了传统电源设计中广泛使用的光耦器。而输出电压、电流也可经由I²C接口与外部的MCU进行通讯设定。无论采用哪种快速充电协议，外部MCU都可轻松应对。由于器件本身超低的控制功耗，即使在给次级侧MCU供电的情况下，空载功耗仍可降至30毫瓦以下。该方案支持广泛可调的输出电压调整范围，支持目前市场上已经出现的28V输出快充应用。而电流精度可以人为的通过软件进行设定，进而可以保证批量生产中所有电源的输出精度更高，满足UFCS高达2%的精度要求。这种数字控制方式优势，体现了极大的设计灵活性，并实现了超高效率的反激设计。

InnoSwitch5-Pro通过SR控制实现零电压开关。在非连续工作模式下，随着次级同步整流管的电流下降至零，次级侧控制器尝试在发出初级侧开关管开通指令之前，先开通同步整流管一小段时间，然后经过一段时间的延迟后关断同步整流管。而变压器中初级侧的电流方向无法突变，进而泄放功率开关管DS两端电容上的电荷，而当VDS下降至零后，次级侧才会发出开启开关管的控制信号。而更加令人兴奋的是，这种SR FET短暂的开通时间以及次级侧发出的开通信号前的延迟时间客户都可以根据需要，人为的编程设定。这大大增加了使用者对其方案定制化的使用需求。做到根据自己电源的具体工况来定制化ZVS操作，进而优化效率。这种控制方式与QR工作方式相比可以在满载和50%负载时实现更高的效率。而和ACF相比，则不需要初级侧高侧的高压功率开关管。

InnoSwitch5-Pro具有全面的保护机制并提供遥测报告功能，可实时向负载端报告电源端硬件故障和各种情况。采用专有的InSOP-28D封装，可提供隔离功能，且具有更宽的爬电距离。应用领域包括笔记本电脑、高端手机和其他便携式消费电子产品，包括要求支持新的USB PD EPR协议的设计。

展会预告

Power Integrations 参加充电头网主办的2024（春季）亚洲充电展，展位号位于C区C26、C27、C28、C29，3月20-22日欢迎莅临展会现场交流、洽谈。

充电头网总结

InnoSwitch5-Pro是一款非常高效的反激式开关IC，内置750V或900V PowiGaN™初级开关、FluxLink™隔离反馈和I²C接口，采用变频开关控制和氮化镓功率开关，变换效率高达95%，在USB充电方面表现出更高功率、效率和控制能力。其支持USB PD3.1、UFCS等协议，可通过I²C接口编程实现电压、电流、保护等多方面控制设定。

InnoSwitch5-Pro次级侧具有无损耗的输入电压检测功能，可进行自适应的DCM/CCM和ZVS控制，从而在整个输入电压和负载范围内提高效率并简化设计。该IC还具有产品下线后输出公差的补偿功能，可实现优于2%的高精度输出恒流(CC)控制，以支持UFCS协议。整体系统效率极高，可超过95%，使设计人员能够省去热管理所需的散热片、导热片和灌封材料，从而进一步减小尺寸，降低元件成本和制造复杂性。

InnoSwitch5-Pro系列反激式开关IC的主要市场包括有高功率密度要求且需满足USB PD 3.1扩展功率范围(EPR)、UFCS和其它多种充电协议的适配器、笔记本电脑适配器以及非原装单口和多口输出的充电器和适配器。