使用氮化镓IC对离线式电源的大电容进行优化

MinE-CAP的工作方式

MinE-CAP可以精确地对CLV进行充电和监测电压，只有在需要最大输入电容时，才会在低输入电压下将该电容接入电路。MinE-CAP能够根据需要在每个工频周期内动态接入和断开CLV。因此，电源在整个规定的输入电压范围内都能平稳工作。对于图2所示的设计，有效的低输入电压大电容总容量为116µF，而有效的高输入电压大电容总容量为22µF。

当系统处于高输入电压下时，MinE-CAP通过VTOP和VBOT测量CLV两端的电压差。它可调节CLV上的电压，以在出现输入电压或负载阶跃时支持功率输出。

MinE-CAP的启动

在传统设计中，启动时，进入大电容的浪涌电流会影响保险丝、整流桥和电容的可靠性，因为该电流只受线路阻抗和输入滤波器的限制。随着适配器额定功率的增大，浪涌电流也随之增大，往往需要使用NTC热敏电阻来保护保险丝和二极管桥堆。然而，NTC热敏电阻会降低系统的整体效率，并在输入级增加一个发热点。因此，保险丝和二极管桥堆通常尺寸规格都偏高，而热敏电阻的尺寸规格都偏小，以减小其对系统效率的影响。

在MinE-CAP设计中，80%的大电容会在启动时从电路断开。在低输入电压启动条件下(VIN<150VAC)，MinE-CAP对CLV进行精确控制的主动充电。在低输入电压启动条件下，在使能DC/DC变换器之前，必须对CLV进行预充电以支持全功率能力。MinE-CAP IC将内部高压开关配置为电流源，为CLV提供精确、恒流的脉冲充电，请参见图3。这种方法可以对CLV进行快速充电，并确保电源在初始上电后不到250毫秒的时间内就能提供全功率。对CLV采用这种可控充电方式，可以使MinE-CAP设计省去浪涌NTC热敏电阻，这有助于消除发热点和提高变换效率，从而改善整个系统设计。

对于高压输入应用(VIN>150VAC)，仅CHV支持全功率输出。MinE-CAP对CLV进行缓慢充电，并将电压调节到电容额定电压以下。这样可以改善因输入电压跌落而导致的电源维持时间。

保护特性

除精确启动控制外，MinE-CAP还集成了一系列保护特性，包括过温、引脚开路/短路故障检测以及浪涌保护。如果发生故障，MinE-CAP会从系统中断开CLV。为了防止系统进一步损坏，MinE-CAP通过L引脚将故障信息传送到功率变换级。在正常工作条件下，该多用途引脚还用于将直流母线电压信息传送到电源控制器IC。

总结

在通常只能使用额定值400V的电容的通用输入设计中，MinE-CAP允许使用额定值160V的电容，所节省的空间相当于采用更高的开关频率所实现的空间。精确启动控制无需使用NTC热敏电阻，这并不会影响最终用户的使用体验。直流母线电压和故障信息通过L引脚传送到DC/DC变换器。将MinE-CAP与InnoSwitch IC系列器件搭配使用，可最大限度地提高集成度、减少元件数量、简化布局并优化电源尺寸。