反激式电源效率提升到94%，意味着哪些设计优势？
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电源效率即使是有非常小的改善，对整个电源设计也会有非常大的影响。原因为何? 提升效率是电源设计的一大永恒话题。并且不管输入电压和负载如何变化，电源都始终需要维持平稳的高效率。此外，随着PD电源/快充电源的出现，即使是输出电压要根据负载变化而改变，适配器也始终需要维持高效率。 另一方面，效率提升对散热设计具有积极意义。通过降低适配器的散热要求，工程师便可实现成本、尺寸和重量等各项指标优化。 电源效率即使是有非常小的改善，对整个电源设计也会有非常大的影响。原因为何?日前，PI公司在其“效率最高可达94%的离线反激式电源转换IC产品系列InnoSwitch 3”产品发布会，通过具体数据给出了详细解释。 散热为什么重要? PI公司市场总监Shyam Dujari介绍道，在开关电源之前我们用的主要是线性电源。线性电源效率非常低，有很多能量浪费。“20多年前，由于线性电源能效非常低，有8MW电厂能耗在美国境内被白白损耗掉。使用开关电源便能够实现这些能量节省。”他表示。
效率是一项非常重要的指标，能够帮助降低成本、尺寸、重量。即使效率有非常小的改善，整个电源也会有非常大的影响。 “举个简单的例子，即使效率有很小的变化，我们从散热来看，影响很大在哪里?”Shyam Dujari谈道，“假设有一个输入功率45W、输出19V的适配器，满载效率是87%，则产生的热量是5.85W。把适配器的表面积和体积均以1来参考，如果效率能够提升即使是3%，则产生的热量将减少到4.5W。适配器的表面积减少到原来的77%，就可以实现相同的散热。从散热角度考虑，体积则可以减少到原来的67%。” InnoSwitch3性能提升一览 InnoSwitch3(效率最高可达94%)是InnoSwitch(92%效率，2014年发布)的下一代产品。InnoSwitch是一种平台性的离线式反激式电源产品。“反激式电源是用在中小功率场合最多的一种拓扑结构，而离线式则是表示用在AC/DC环节，从墙或插座取电的设备。”Shyam Dujari解释。
InnoSwitch3在InnoSwitch第一代产品上又将效率增加了2%;散出的热量只有2.7W，散热表面积可以缩小到48%，体积可以缩小到30%。 “从散热角度看，体积可以降低到原来的65%，但是受限于变压器、电解电容、连接器等元器件的尺寸，体积减小实际达不到这么多。另外，从可靠性来说，电源当中有两个器件会影响到电源寿命，即电解电容和光耦器，这两个器件受温度影响较大。”PI公司技术培训工程师阎金光补充说。 安全隔离的FluxLink数字反馈技术(使得环路响应速度非常快)，这项技术可以节省掉一个重要器件——光耦器。 InnoSwitch3采用了新型超薄InSOP封装，爬电距离/电气间隙超过11mm。中国对电源有一个在5000米海拔高度要求爬电距离大于9.45mm的严酷要求(其他国家都没有，只有中国有)。采用这个封装，可以非常轻易地满足这个要求。另外，在高度方面，它从原来的2.5mm缩减到1.5mm，在做超薄型适配器时非常适用。 FluxLink数字反馈省去了光耦 对于AC/DC转换，这个设计非常简单，没有多少元器件。
一个重要特性是，即使用到了输入电压检测电路，空载功耗仍能实现小于15mW。“交流电整流滤波有一个大电解电容，这个电容上的电压即输入电压，通过电阻进行检测。但是电阻有功率消耗。它会影响一项主要指标，即空载损耗。InnoSwitch3中采用了一项特殊控制，使这个电阻对空载功耗的影响小于2mW(内部有一个高压小开关，需要检测时就接通，不需要时就断开)。”阎工透露道。这个输入电压检测对于中国东部来说，由于电压比较稳定，不会有过压情况出现。但是对中国西部、印度、俄罗斯来说，电网不稳定，输入过压、欠压保护就很有必要。 FluxLink不需要采用光耦来进行反馈。其内部采用了类似于脉冲变压器的磁感耦合机制，其PIN脚金属部分做成两个线圈进行耦合。 阎工表示，在传统电源当中，光耦的使用会影响电源可靠性。光耦有一项重要指标叫电流传输比(CTR)。随着电源使用寿命增加，CTR这个指标会逐渐下降。FluxLink则不会出现这个情况，即使电源寿命增长，其耦合距离、耦合强度都不会改变。另外，其传输速率比光耦要快得多得多——一般光耦合器只能到2~3kHz带宽，而磁感耦合则可以达到MHz级别。由于带宽增加，动态响应得到很大改善。 |
