日前，Power Integrations(PI)舉行的線上發(fā)布會(huì)，就針對(duì)市場小型化的趨勢介紹了創(chuàng)新式技術(shù)MinE-CAP器件。值得一提的是，該器件創(chuàng)新型的性能方法，使得工程師在設(shè)計(jì)的時(shí)候可根據(jù)需要選擇優(yōu)化高低壓電容的組合，選取合適的高壓電容以實(shí)現(xiàn)降低浪涌，選取相應(yīng)的低壓電容以滿足電源的峰值功率輸出要求。
如今智能化、小型化、輕量化已成為電子產(chǎn)品發(fā)展的重要趨勢之一，越來越多的消費(fèi)者傾向于體積小、重量輕、便攜帶產(chǎn)品所帶來的全新體驗(yàn)。相比較于大型的設(shè)備而言，更小意味著提高了消費(fèi)者對(duì)于產(chǎn)品放置的空間利用率，而且在日常維護(hù)中也相對(duì)省心不少。
但是目前市場上真正適用于市場需求的小型化產(chǎn)品并不算多，一些功能不完備、性能不夠理想、質(zhì)量不可靠的產(chǎn)品遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有原來的產(chǎn)品設(shè)備實(shí)用。那么這就要求企業(yè)在對(duì)產(chǎn)品小型化設(shè)計(jì)與質(zhì)量研發(fā)保證的過程中避免顧此失彼的現(xiàn)象。
日前，Power Integrations(PI)舉行的線上發(fā)布會(huì)，就針對(duì)市場小型化的趨勢介紹了創(chuàng)新式技術(shù)MinE-CAP器件。據(jù)(PI)資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理Jason Yan介紹，該款產(chǎn)品是一款針對(duì)提高系統(tǒng)效率與縮小AC-DC變換器體積的元器件。產(chǎn)品亮點(diǎn)是它可以大幅縮小輸入大容量電容的尺寸，減小高達(dá)95%的浪涌電流，無需NTC熱敏電阻并且避免相關(guān)損耗。
MinE-CAP器件滿足縮小尺寸的需求
首先該器件是如何在如此小的空間內(nèi)，將組件效率提高并減小尺寸的呢?閻金光表示，以充電器/適配器為例，目前的消費(fèi)市場趨勢是需要更高功率以實(shí)現(xiàn)快速充電，而電源的尺寸則需要越小越好，但這在設(shè)計(jì)層面上來說就會(huì)面臨著矛盾選擇的難題，因?yàn)橄胍岣叱潆娦剩仨氃黾宇~外的電路，而復(fù)雜的充電控制會(huì)增加電源的元件數(shù)目及復(fù)雜性，如動(dòng)態(tài)精確的電壓和電流調(diào)整(如：USB-PD/PPS、VOOC等)或由移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行軟件控制，所有這些功能的增加勢必會(huì)使得小尺寸電源的設(shè)計(jì)難度變大。
傳統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)一般都會(huì)采用提高開關(guān)頻率的辦法來降低電源尺寸。而開關(guān)頻率的增加會(huì)帶來相應(yīng)的開關(guān)損耗的增加，產(chǎn)生溫升問題。解決的辦法往往是采用有源箝位技術(shù)，而這無形當(dāng)中又會(huì)造成成本的增加。正所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身，開關(guān)頻率、輸入電壓等問題在影響著變壓器和大容量電容器的體積大小。要知道，每個(gè)AC工頻周期期間大電容均會(huì)儲(chǔ)存釋放能量，相對(duì)于高壓輸入狀態(tài)，低壓輸入(90-132VAC)時(shí)需要多達(dá)4倍的輸入濾波電容容量;高壓輸入(176-264VAC)時(shí)盡管儲(chǔ)能所需的容量較小，但其高壓輸入必須能夠耐受更高的直流母線電壓。因此，寬壓范圍工作要求輸入濾波電容具有足夠大的容量(滿足低壓時(shí)的儲(chǔ)能要求)及更高的耐壓額定值(高壓輸入時(shí))。這樣的要求組合必然使得電容廠家難以將電容尺寸做小，因電容的體積直接跟容量和耐壓相關(guān)，電源設(shè)計(jì)工程師不得不選擇體積更大的電容以滿足寬電壓輸入范圍的設(shè)計(jì)要求。
如果堅(jiān)持通過提高開關(guān)頻率來減小電源尺寸，反而會(huì)使小尺寸的變壓器掉進(jìn)EMI及效率能否在批量生產(chǎn)中保持一致性的陷阱中去。那么怎樣在不提升開關(guān)頻率的情況下減小電源體積呢?PI全新的MinE-CAP器件可以做到，在低壓輸入時(shí)將與其串聯(lián)的低壓電容接入直流母線兩端，而在高壓輸入時(shí)將此電容與母線斷開，以保證此電容不會(huì)承受過高的電壓。由于此外加電容的耐壓比較低，因而其體積可大大縮小。MinE-CAP當(dāng)中的開關(guān)采用的是PI的高效的PowiGaN氮化鎵開關(guān)，由于其極低的導(dǎo)通電阻，可以保證低壓電容接入直流母線時(shí)直流母線兩端的串聯(lián)等效電阻不致過大，這對(duì)于降低紋波及改善差模EMI均有好處。
此外，該器件非常適合于通用輸入AC-DC變換器的設(shè)計(jì)，相對(duì)于采用有源箝位技術(shù)并增加頻率來降低電源尺寸的方法，使用MinE-CAP的方案總體元件數(shù)目可以更少，且不會(huì)面臨高頻設(shè)計(jì)當(dāng)中不得不面臨的EMI挑戰(zhàn)。據(jù)閻金光介紹，新器件采用微型MinSOP-16 (SMT)封裝，相對(duì)于空間利用率很高的InSOP24封裝進(jìn)一步縮小了50%。由于母線兩端電容容量的降低(在高壓輸入情況下)，因而可大幅減小浪涌電流，省去輸入端為抑制浪涌電流常用的NTC熱敏電阻元件，再也不擔(dān)心由于NTC熱敏電阻所產(chǎn)生的局部發(fā)熱現(xiàn)象，提高了系統(tǒng)效率，并有助于減小在啟機(jī)期間整流橋和保險(xiǎn)絲所承受的電流應(yīng)力。
MinE-CAP還可與InnoSwitch3/Pro器件完美協(xié)同工作，并將舊有的65W USB-PD電源產(chǎn)品縮減至信用卡大小的尺寸,且實(shí)現(xiàn)超薄設(shè)計(jì)。具體尺寸可以做到82x51x12mm。
不得不承認(rèn)其產(chǎn)品的強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力可見一斑。以上這些創(chuàng)新型的性能方法，使得工程師在設(shè)計(jì)的時(shí)候可根據(jù)需要選擇優(yōu)化高低壓電容的組合，選取合適的高壓電容以實(shí)現(xiàn)降低浪涌，選取相應(yīng)的低壓電容以滿足電源的峰值功率輸出要求。
可服務(wù)于全球不同地區(qū)市場應(yīng)用
眾所周知，世界每個(gè)國家地區(qū)的電壓標(biāo)準(zhǔn)是不一致的，國際上主流的電壓范圍有220V與110V，也有的國家是100V、200V、230V等諸多不同電壓標(biāo)準(zhǔn)。原則上來說，越低的電壓自然是安全性越高。但在發(fā)生觸電的情況下，真正決定安全性的不僅僅是經(jīng)過的電流大小，更是與觸電環(huán)境有關(guān)。
以印度地區(qū)為例，該地區(qū)的電網(wǎng)系統(tǒng)往往極不穩(wěn)定，波動(dòng)范圍也較大，且伴隨著多雷暴、高溫高濕的天氣狀況，導(dǎo)致電流過大或斷電的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。這種用電環(huán)境使得電源設(shè)計(jì)工程師在選擇輸入濾波電容時(shí)不得不使用很多昂貴且不必要的高壓電容器件，對(duì)這些電容采用各種串并聯(lián)的組合連接，以滿足容量和耐壓方面的要求。如600V耐壓電容或采用串聯(lián)疊加的400V耐壓電容以適應(yīng)輸入電壓的驟升情況。
針對(duì)這種新興市場的應(yīng)用需求，MinE-CAP可以實(shí)現(xiàn)在尺寸不變的情況下輸出更高的峰值功率(因在電壓時(shí)可以保證足夠大的電容容量)，而在高壓輸入時(shí)將低壓電容與直流母線斷開，使低電壓電容免受電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)的影響，這種方法可極大地降低輸入高壓電容的數(shù)目，使得電源設(shè)計(jì)滿足超寬輸入電壓范圍的用電環(huán)境。
總之，MinE-CAP的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在針對(duì)寬范圍輸入的電源設(shè)計(jì)降低了輸入濾波電容的尺寸，實(shí)現(xiàn)高功率密度電源的設(shè)計(jì);降低了輸入浪涌，進(jìn)而可以降低輸入整流橋和保險(xiǎn)絲的電流應(yīng)力;消除電源的局部發(fā)熱點(diǎn)，提升了效率。;適合超寬輸入電壓范圍的電源設(shè)計(jì)應(yīng)用。
