USB Type-C高速傳輸介面徹底改寫了電子產品的充電方式,新的USB PD 3.0並進一步支援可編程電源(PPS)快速充電協定,容許對匯流排電壓和電流進行精確調節。然而,如何因應各種電源電壓規格打造靈活的電源解決方案,成為系統設計人員的新課題。

Power Integrations (PI)日前針對AC-DC功率轉換應用推出InnoSwitch3-Pro系列離線返馳式開關電源IC,透過簡單的I2C和低成本微控制器(MCU)支援數位式可編程電源/電壓、可手動設定且可現場調整的電源轉換特性,可在一款設計中實現多種自訂電源供應,滿足各種快速充電的通訊協定要求。

PI資深技術培訓經理閻金光介紹,新的InnoSwitch3-Pro數位式可編程電源轉換IC是在原有的InnoSwitch3基礎上加進了帶數位介面(I2C)的進階控制引擎,可精確動態調整電壓與電流,並搭配微控制器(MCU)或從系統CPU取得輸入指令,根據不同的輸出規格對於離線式源進行數位化控制。

閻金光說:「新款IC的設計架構和去年發佈的InnoSwitch3一樣,在一次側和二次側控制器之間採用FluxLink磁感應耦合技術,跨接在安全的隔離帶之間,而無需使用光耦合器。」透過同步整流、準諧振切換和精確的二次側回授感測與控制電路,同樣能在整個負載範圍實現高達94%的效率。此外,InSOP-24D封裝方案在一次側與二次側之間提供>11.5mm的安規距離,以實現高可靠性、突波保護和ESD穩定性。

那麼為什麼不在這顆IC中同時整合I2C與MCU,達到更高的整合度?閻金光解釋,因應客戶的系統複雜度不同,InnoSwitch3-Pro提供支援市場各種品牌MCU的彈性,讓客戶保有根據實際需求選擇MCU的靈活度。

他指出,該MCU的供電直接來自InnoSwitch3-Pro功率轉換IC的3.6V供電,無需採用外部LDO以節省PCB空間。此外,新的IC還配置整合式匯流排電壓、電流和故障報告遙測以及動態設定的保護功能,例如OTP、線電壓OV/UV、輸出OV/UV和短路,大幅降低離線式電源供應器的BOM成本,同時簡化設計複雜度。

因應最新的USB PD 3.0+PPS規格,閻金光說InnoSwitch3-Pro IC幾乎可支援各種智慧型手機、筆記型電腦、平板電腦、智慧音箱等動態電池的快速充電協定,包括高通QC4、華為SCP、三星FCP以及OPPO VOOC等。此外,還可針對需要負載控制或可設定輸出的非充電應用,透過單一設計實現20-65W之間的多種自訂電源供應方案,從而減少設計時間、安全核准與開發成本,並快速響應客戶要求。

20180412_PI_NT31P1 InnoSwitch3-Pro I以I2C進階控制引擎進行數位化可編程電源轉換,實現精確的電池充電控制(來源:Power Integration)