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反激软开关市场展望----InnoSwitch4

100W内小功率电源中,反激架构应用最为广泛,也是最符合成本要求的。

对于65W内的适配器,PF只需要0.5,所以无需功率因素校正电路。

正激,LCC成本和空间利用率比较低。

手机快充及一些常规超极本,充电功率基本在65W左右,比如我用的K40游戏手机充电充电器功率67W,工作电脑戴尔灵越5488,充电器功率65W。接口都统一了type C

目前市场上PD快充非常火热,加之用户对快充头体积要求越来越高,使得研发人员不得不想尽办法提高电源功率密度及效率。

反激软开关基于目前市场越来越受到重视,毫无疑问,软开关好处太多了:

1.开关管处于零电压导通,发热小

2.ACF架构可以回收利用漏感能量,效率高

3.开关管零电压导通,所以开关频率可以做得很高,比如300KHz,体积减小非常多

我之前也做过一款输出83W反激ACF电源,分享给大家:

采用的是控制器加外置GAN,开关频率350KHz,体积非常小。不过调试EMI非常有讲究,需要经过一番研究才能得出经验。

再分享机组测试波形:

三号探头紫色波形,从左到右第一个波形,上升沿出有一个电压尖峰,有没有人知道原因?哈哈

探头1,黄色:变压器原边电流波形

探头2,蓝色:下管驱动波形

探头3,紫色:次级同步整流MOS电压波形

探头4,绿色:下管DS电压波形

可见下管MOS导通前电流为负向,导通时两端压降为0,DS脚没有一点漏感尖峰电压。

图二波形,可见频率约为300KHz

满载效率94.8%,效果非常好

但这个电源有个很大缺点,元器件非常多,导致调试需要花费很长时间,对工程师的技术水平要求相对较高,那种半桶水、一天到晚就知道瞎吹牛的就别想啃这块骨头了。

而让IC应用简介化,外围器件精简化,是我们IC原厂的终极目标,由此InnoSwitch4系列芯片孕育而生。

精简的外围,超级容易上手,下面看原理图:

再看我之前设计的外置MOS反激软开关原理图:

外围元器件数量相差太多了。

未来适配器一定是向着轻量化、普通便携电子设备均支持快充、接口一致、高功率密度方向发展。

InnoSwitch4系列芯片正是这个目标,内置MOS,最大支持功率110W,目前已经在很多快充头中应用,未来推广力度会越来越大,各大IC原厂也会朝着这个方向研发更多新产品。

全部回复(56)
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20年前
LV.6
2
2021-11-15 16:13

这是一个PI原厂设计的72W DEMO板,

板子左边为次级,右边为初级

可以看到初级贴片器件局指可数,InnoSwitch4芯片跨接与初次级之间。

初级两颗MOS,一颗用于回收漏感尖峰能量。另一颗在输入低压时打开,接通低压电解,维持母线电压。

希望PI原厂能开展一次发样片DIY活动,让广大网友都实际参与InnoSwitch4系列芯片设计,感受InnoSwitch4系列芯片的优势,赞同的网友给我点赞,哈哈哈哈。。。。

3
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daichao
LV.4
3
2021-11-15 17:08

如果是轻量化、高效率的那就更好了,方便了很多。

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不可说
LV.5
4
2021-11-23 21:34

不过反激也有缺点,效率很难做高,对反激变压器的经验和设计工艺有比较高的要求

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2021-11-24 09:38

InnoSwitch4芯片内置MOS,最大支持功率到110W,相当惊人了

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cyyzej
LV.7
6
2021-11-25 13:43

还是搞高端的带劲.世面上的电源都是急功近利.

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恒星@
LV.4
7
2021-11-25 14:00

InnoSwitch4 最大支持功率110W,是全电压的就完美

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2021-11-25 14:16

很好

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2021-11-25 14:17

外围精简,调试快捷,唯一不足,对变压器要求特别高,对于密度高的可以接受

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2021-11-25 14:27
@20年前
[图片][图片]这是一个PI原厂设计的72WDEMO板,板子左边为次级,右边为初级可以看到初级贴片器件局指可数,InnoSwitch4芯片跨接与初次级之间。初级两颗MOS,一颗用于回收漏感尖峰能量。另一颗在输入低压时打开,接通低压电解,维持母线电压。希望PI原厂能开展一次发样片DIY活动,让广大网友都实际参与InnoSwitch4系列芯片设计,感受InnoSwitch4系列芯片的优势,赞同的网友给我点赞,哈哈哈哈。。。。

原厂的demo电路还真的是简洁易懂啊,InnoSwitch4系列真的可以搞来玩玩,DIY做电源

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荧火
LV.4
11
2021-11-25 14:35

PD的输出范围在3-20V,有这方面的测试吗?

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2021-11-25 14:39

关于对未来适配器的发展方向的预测,个人还是比较认同的!

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华师
LV.3
13
2021-11-25 15:35

外围电路简单 对成本 调试都很大的帮助,就是设计到部分要求时,外围器件无法帮助调试 也麻烦,总体来说挺好的

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zhgr
LV.5
14
2021-11-25 15:39

常用12V 3-4A左右反激电源效率仔细调整,最高点效率可以90%以上,可靠性还是很高的

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2021-11-25 16:38

变压器工艺如何去设计,说实在手工设计和实际工厂做出来的差异性还是很高的,一致性不敢保证

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tanb006
LV.10
16
2021-11-25 17:35
@不可说
不过反激也有缺点,效率很难做高,对反激变压器的经验和设计工艺有比较高的要求

软开关+同步整流,效率轻松超92%。这时候体积和效率优势就碾压普通正激类电源了。

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tanb006
LV.10
17
2021-11-25 17:37
@wanghuan520
外围精简,调试快捷,唯一不足,对变压器要求特别高,对于密度高的可以接受

对变压器要求不高呀。气隙搞好,漏感小些,就OK了。

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tanb006
LV.10
18
2021-11-25 17:37
@荧火
PD的输出范围在3-20V,有这方面的测试吗?

这需要后级再加DC-DC电路才会有更高效率和安全性。

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tanb006
LV.10
19
2021-11-25 17:39
@electronicLee
变压器工艺如何去设计,说实在手工设计和实际工厂做出来的差异性还是很高的,一致性不敢保证

就算小厂的变压器,也能做到电感量精度达到2%。绕线工艺不是问题。问题是磁芯材质的一致性。良心厂家自然会用正规磁芯。

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cwm4610
LV.5
20
2021-11-25 19:25

电路板光板看上去很不错,很专业很到位。

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小燕纸
LV.4
21
2021-11-25 22:30

开关管处于零电压导通是硬件实现还是软件控制啊

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2021-11-26 09:43

LZ高手,研究的很透彻

第一个脉冲的上升沿尖峰,在全桥电路中,当负载容性时,出现这种波形,是硬开关的特征现象,这里不知道算不算是这种情况。

我以前一直以为PFC很简单,用个专用IC驱动MOS管就可以了,后来做2.5KW的PFC时,用了L6562竟然加电不振荡,后来又换NCP1622还是不工作,再后来换XL33262才有了正常驱动波形,检查原因发现是,如果AC检测端没有信号,PFC是不工作的。我也曾经用MCU直接控制MOS管,AD采集电压电流实现PFC,但自己做的算法,总是不能产生理想的PFC效果。

现在正在设计3.5KW的PFC,准备也用33262芯片,用两组独立的PFC,应该能够自动均衡功率吧。用单颗MOS完成3.5KW的PFC,峰值电流太高了,电感冲击电容冲击都会很大,正在设计,应该问题不大。

关于软开关,我的理解是,在MOS功率端并一个小电容,比如10nF,就组成了一个标准的单管并联谐振电路,天然就具备了零电压零电流开启功能,但是,需要用MCU捕捉同步点,好像没有专门的IC。

我现在对PFC只求能工作就行,不考虑效率,状态很浮躁,完全达不到LZ的专注度和理解力。

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23
20年前
LV.6
24
2021-11-26 10:53
@荧火
PD的输出范围在3-20V,有这方面的测试吗?

这个比较简单啊,配合PD协议芯片就可以了,次级反馈的,很好设计

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20年前
LV.6
25
2021-11-26 10:55
@还是上次那回
关于对未来适配器的发展方向的预测,个人还是比较认同的!

饼干充电器出货量很大,可见准确的市场判断很重要

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20年前
LV.6
26
2021-11-26 10:56
@华师
外围电路简单对成本调试都很大的帮助,就是设计到部分要求时,外围器件无法帮助调试也麻烦,总体来说挺好的

不过也有坏处,就是电源工程师越来越不需要动脑子了,刚毕业的大学上都能随便搞,这个行业不好混了

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20年前
LV.6
27
2021-11-26 10:57
@electronicLee
变压器工艺如何去设计,说实在手工设计和实际工厂做出来的差异性还是很高的,一致性不敢保证

这个就要考验工程师的细心程度了,计算好每层可以绕多少圈,有多少余量,合理的设计可以让批量一致性非常高。多动手,做一个细心的工程师

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20年前
LV.6
28
2021-11-26 10:58
@tanb006
软开关+同步整流,效率轻松超92%。这时候体积和效率优势就碾压普通正激类电源了。

92是常规效率,效率高的同时,体积也小,才是优质产品

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20年前
LV.6
29
2021-11-26 10:59
@tanb006
这需要后级再加DC-DC电路才会有更高效率和安全性。

跟安全有什么关系,前级已经隔离了啊

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20年前
LV.6
30
2021-11-26 11:01
@tanb006
就算小厂的变压器,也能做到电感量精度达到2%。绕线工艺不是问题。问题是磁芯材质的一致性。良心厂家自然会用正规磁芯。

首先要设计好变压器,比如说某个层设计绕满一层的98%,这种批量做的时候很有可能绕到第二层去,这样下一层就变得很拥挤,批量做出来的参数就会有很大差异。考验的是工程师的水平,工程师做事一定不能浮躁

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20年前
LV.6
31
2021-11-26 11:03
@米山人家
LZ高手,研究的很透彻第一个脉冲的上升沿尖峰,在全桥电路中,当负载容性时,出现这种波形,是硬开关的特征现象,这里不知道算不算是这种情况。我以前一直以为PFC很简单,用个专用IC驱动MOS管就可以了,后来做2.5KW的PFC时,用了L6562竟然加电不振荡,后来又换NCP1622还是不工作,再后来换XL33262才有了正常驱动波形,检查原因发现是,如果AC检测端没有信号,PFC是不工作的。我也曾经用MCU直接控制MOS管,AD采集电压电流实现PFC,但自己做的算法,总是不能产生理想的PFC效果。现在正在设计3.5KW的PFC,准备也用33262芯片,用两组独立的PFC,应该能够自动均衡功率吧。用单颗MOS完成3.5KW的PFC,峰值电流太高了,电感冲击电容冲击都会很大,正在设计,应该问题不大。关于软开关,我的理解是,在MOS功率端并一个小电容,比如10nF,就组成了一个标准的单管并联谐振电路,天然就具备了零电压零电流开启功能,但是,需要用MCU捕捉同步点,好像没有专门的IC。我现在对PFC只求能工作就行,不考虑效率,状态很浮躁,完全达不到LZ的专注度和理解力。

单单并个电容就并联谐振了吗,没见过这种哦,有没有资料分享一下

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