引言
在當今快速發(fā)展的電子設(shè)備市場中，高效、緊湊且功能強大的電源適配器成為了眾多設(shè)備制造商和消費者的首選。本文將深入解析一款基于 InnoSwitch3-PD PowiGaN INN3879C-H801 的 60W USB PD 3.0 電源適配器參考設(shè)計，學(xué)習(xí)探討其設(shè)計亮點、性能表現(xiàn)以及應(yīng)用前景。
主要特性
1.高度集成與高效能該設(shè)計采用了 InnoSwitch3-PD 芯片，集成了高壓開關(guān)、USB PD 控制器、同步整流以及 FluxLink™ 反饋技術(shù)。這種高度集成不僅簡化了電路設(shè)計，還顯著提升了電源的效率和可靠性。
2.寬電壓輸入與多檔輸出輸入電壓范圍：90 VAC - 265 VAC輸出規(guī)格：5V / 3A9V / 3A15V / 3A20V / 3A3.3V - 21V / 3A PPS（可編程電源）這種多檔輸出設(shè)計能夠滿足不同設(shè)備的充電需求，尤其適用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦等便攜式設(shè)備。
3.高效率與低待機功耗在 115 VAC 和 230 VAC 輸入下，各檔輸出均達到 DOE6 和 CoC v5 2016 平均效率要求，且具有超過 2.0% 的裕度。例如，20V 輸出在 115 VAC 下的效率為 90.92%，在 230 VAC 下為 91.72%。在 230 VAC 輸入下，空載輸入功率低于 35 mW，有效降低了待機功耗。
4.全面的保護功能該設(shè)計集成了多種保護機制，包括輸出過壓保護、過流保護以及過熱保護，確保了電源在不同工作條件下的安全性和穩(wěn)定性。
5.低電磁干擾 (EMI)符合 CISPR22 / EN55022 Class B 傳導(dǎo) EMI 標準，適用于對電磁兼容性要求較高的應(yīng)用場景。
6.高功率密度在不包含外殼的情況下，功率密度高達 15.7 W/inch³，尺寸僅為 2.24" x 2.24" x 0.76"，非常適合對空間要求嚴格的便攜式設(shè)備。
設(shè)計與工作原理
1.輸入整流與 EMI 濾波采用橋式整流器對交流輸入進行整流，并使用共模電感和電容進行 EMI 濾波，以減少電磁干擾。
2.主控芯片 InnoSwitch3-PD初級側(cè)：通過內(nèi)部高壓電流源啟動，并通過輔助繞組供電。RCD 鉗位電路用于限制開關(guān)關(guān)斷時的峰值漏源電壓。次級側(cè)：提供輸出電壓和電流檢測，并驅(qū)動同步整流 MOSFET。RCD 緩沖電路用于減少開關(guān)瞬態(tài)期間的高頻振鈴。USB PD 控制器：通過 CC1 或 CC2 線進行通信，支持多種 PDO 和 APDO 輸出。
3.同步整流與輸出濾波次級側(cè) MOSFET 進行同步整流，輸出電壓通過電容濾波后輸出，確保輸出電壓的穩(wěn)定性和低紋波。
4.控制與保護機制恒壓/恒流 (CV/CC) 控制：通過監(jiān)測輸出電流和電壓，實時調(diào)整開關(guān)脈沖數(shù)量，實現(xiàn)恒壓或恒流輸出。過壓保護：通過輔助繞組檢測輸出電壓異常，并觸發(fā)保護機制。過流保護：通過電流檢測電阻監(jiān)測輸出電流，超過閾值時限制輸出電流。
性能數(shù)據(jù)
1.效率在不同輸入電壓和負載條件下，各檔輸出的效率均表現(xiàn)出色。例如，20V/3A 輸出在滿載時的效率超過 91%。
2.負載瞬態(tài)響應(yīng)在不同輸入電壓和負載階躍條件下，輸出電壓能夠快速穩(wěn)定，表現(xiàn)出良好的動態(tài)響應(yīng)特性。
3.輸出電壓紋波在不同輸入電壓和負載條件下，輸出電壓紋波均保持在較低水平，確保了輸出電壓的穩(wěn)定性。
4.熱性能在開放環(huán)境下，各主要元件的溫度均在安全范圍內(nèi)。對于適配器設(shè)計，建議使用導(dǎo)熱墊和散熱片以進一步改善熱性能。
應(yīng)用前景
該設(shè)計適用于多種便攜式設(shè)備充電應(yīng)用，包括：
智能手機和平板電腦充電器筆記本電腦電源適配器USB PD 充電寶
其他需要高效、小型化電源解決方案的設(shè)備
基于 InnoSwitch3-PD PowiGaN INN3879C-H801 的 60W USB PD 3.0 電源適配器設(shè)計，憑借其高效率、高功率密度和全面的保護功能，為現(xiàn)代便攜式設(shè)備提供了一種理想的電源解決方案。
設(shè)計人員可以參考該設(shè)計，快速開發(fā)出符合自身需求的電源產(chǎn)品。
