PI公司的InnoMux™-2單級獨立穩(wěn)壓，多路輸出離線式電源IC方案，近期引起了廣泛關注。原因是該方案目前為業(yè)界獨創(chuàng)，這也標志著多路輸出電源領域迎來了更多新的機會。多路輸出電源在我們日常生活中無處不在，幾乎每種電氣設備均需要多種直流電壓供電才能工作。以智能冰箱應用為例，其制冷系統(tǒng)需要25V電壓供電，MCU的供電電壓為5V，背光電路需要30V的恒流（CC）控制。然而，傳統(tǒng)多路輸出因其僅對主輸出做反饋，卻無法穩(wěn)定輔助輸出的精度，這為電源設計帶來很大的局限性。而InnoMux™-2的推出為解決傳統(tǒng)多路輸出電源的局限性提供了一種創(chuàng)新的解決方案。多路輸出電源局限性傳統(tǒng)的解決方案是采用單路反激電源結合多個降壓/升壓變換器來實現。經過二次變換后，可提高精度，但這是以犧牲電源的系統(tǒng)效率作為代價的。而如果不采用二次變換，則多路輸出的單級反激方案僅對主輸出進行穩(wěn)壓調節(jié)，而未經穩(wěn)壓的輔助輸出則會隨著負載變化、輸入電壓變化、產線誤差、溫度變化等因素發(fā)生漂移，導致難以保證每一路的輸出精度，有時輔助輸出電壓甚至會飄高20%以上。

多路輸出電源電路結構

為了保持輔助輸出的穩(wěn)定性，尤其在輕載或空載的工作條件下，輔助輸出端會引入假負載，以壓低輸出電壓，但這樣做會導致空載功耗的惡化。事實上，當前的多路輸出解決方案在效率、空載功耗和輸出精度這三個方面很難做到同時滿足，設計者需要在三個性能做出權衡，就像一張三條腿的凳子，缺一不可。這為工程師帶來了巨大的挑戰(zhàn)。深耕于高壓集成電路高能效功率變換領域的知名公司Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫er Integrations（PI）曾在其現有的多路輸出單級方案當中通過加權反饋的方式來提高穩(wěn)壓精度。所謂的“加權反饋”，即對主輸出和輔助輸出均加上反饋電阻，但是它們所占的反饋權重比不一樣?？梢岳斫鉃?，這種方式是以犧牲主輸出的精度來提升輔助輸出的穩(wěn)壓精度。盡管如此，這種方法也很難保證在10%負載以下電壓處于穩(wěn)壓范圍之內。

多路輸出電源方案搭配

InnoMux™-2單級獨立穩(wěn)壓多路輸出為應對以上種種挑戰(zhàn)，PI近期推出其InnoMux™-2單級獨立穩(wěn)壓的多路輸出離線式電源IC，PI資深技術培訓經理閻金光為大家做了詳細的分享。

PI資深技術培訓經理 閻金光 先生

據介紹InnoMux™-2 IC將AC-DC和后級DC-DC變換級整合到單個芯片中，提供多達三個獨立穩(wěn)壓輸出，可配置多個恒壓（CV）和恒流（CC）輸出 ，適用于15–100W的輸出功率需求，每個輸出均獨立穩(wěn)壓調整。適合于白色家電、工業(yè)系統(tǒng)、顯示器以及其他需要多組供電電壓的應用場景。相較于傳統(tǒng)的兩級架構，InnoMux™-2無需使用單獨的DC-DC變換級，可減少元件數目約至50%，減小PCB占板尺寸。無需輸出電壓泄放電路（輔助輸出經常用到的“假負載”），待機功耗可改善20%，實現高達10%的端到端系統(tǒng)效率提升。每個輸出均可獨立反饋以控制初級功率開關的操作，整個輸入電壓及負載范圍輸出可以維持在±1%的輸出精度。此外，新IC還采用750V Por:破高膙轔?f然揩襮嫛蟿F鳩5pep=k?確矅?鷜%?疆淴恤4G?緬暑皚`x鵏 ]]穸?頺t諏?鷓?$% 燾???烊所?炎m豩=2(?r蜨R庀汬}T廞 ??ヱq鵒黮}劷:q{|?e ?%坖D覑眤丬鯇M(纈s6/搇t巗紹g.晾飽S閽?dt邊潫Lg妔譫iGaN氮化鎵開關管、零電壓開關（無需有源鉗位）和同步整流技術，這些都有助于效率的進一步提高。每路設有選通開關 實現能量按需分配提高效率閻經理強調了InnoMux™-2無需后級穩(wěn)壓器的優(yōu)點。相對于傳統(tǒng)的多輸出+后級穩(wěn)壓器方案，InnoMux™-2在每一路輸出中引入了選通開關，充分發(fā)揮每一路的反饋功能，實現按需分配能量，避免了二級變換帶來的效率降低的問題。具體的工作過程是，當某路輸出電壓降低時，次級側控制器經FluxLink™發(fā)送一個脈沖請求信號，促使初級側執(zhí)行開關操作以提供更多能量，而該次開關傳送至次級的能量，會經過該路選通開關的導通到達該路負載端，從而維持其輸出的穩(wěn)定，也就是將能量按需分配給所需的輸出端。雖然該方案增加了選通開關MOSFET，會帶來了少量的導通損耗的增加，相當于傳統(tǒng)二次變換的98%的效率，但還是比二級DC-DC變換高出很多，從而最終可實現90%的系統(tǒng)效率。更高效的功率變換對于實現低碳未來至關重要。根據國際能源機構IEA的調查，2000年到2050年的碳減排目標為10億噸CO2，其中能效改善對碳減排的貢獻可達37%，可再生能源可貢獻32%，核能可貢獻3%，其他為28%?？梢钥闯?，有1/3的碳減排目標是通過提高能效來實現的。因而InnoMux-2這種大幅提高效率的解決方案可大大加速碳減排目標的實現。

InnoMux™-2 能量按需分配原理圖InnoMux™-2 方案效率與其他對比

無需泄放電阻 降低待機功耗在應對能源之星®和歐盟標識指令對設備功耗的限制時，InnoMux™-2方案突顯了降低待機功耗的重要性。隨著電子設備在工作和待機狀態(tài)下的系統(tǒng)功耗限制變得更加嚴格，生態(tài)設計指令2024/826將待機功耗從500mW下降至300mW，相當于每年可節(jié)省7300萬加侖的汽油。因此，對設備而言，具備更高的待機效率和更低的空載功耗是至關重要的。InnoMux™-2方案能夠滿足這些緊迫需求。閻經理解釋，日常電子設備除了在工作狀態(tài)下消耗功耗外，待機狀態(tài)下產生的功耗也不可忽視。傳統(tǒng)設計通常為了獲得更好的精度而添加假負載，盡管這些假負載并未執(zhí)行實質性工作，但實際上卻提高了空載功耗。而InnoMux™-2 IC解決方案在空載且不使用泄放電路的情況下，仍能實現對輸出的精確控制。以1組CV和1組CC輸出的InnoMux™-2設計為例，不論在輸入電壓、負載條件的變化以及交叉調整率的各種工況下，12V輸出電壓的變化均能滿足±1%的穩(wěn)壓精度。

無需泄放電阻 降低待機功耗

支持各種輸出組合InnoMux™-2方案支持各種輸出組合，其中有一路恒壓和一路恒流輸出，可應用于顯示器、電視、家居自動化、照明。兩路恒壓輸出適用于小家電、工業(yè)、儀表。三路恒壓輸出適用工業(yè)類、電器、電信、網絡。一路恒壓及最多八路的恒流輸出，適用于高端顯示器、電器，如與兩顆 IML204DG IC 配合使用時，InnoMux™-2 支持多達8串LED燈串的應用。InnoMux™-2采用PI高效散熱的InSOP™24和InSOP™28封裝，通過PCB散熱，無需額外的散熱片。閻經理透露，InnoMux-2的首家客戶已實現量產。PI還提供了PI Expert™設計軟件以及多個參考設計，以便加快設計進度。PI的持續(xù)創(chuàng)新和技術突破為電源領域注入了新的活力，為各類電子設備的性能提升和能效改善提供了有力支持。InnoMux™-2的推出解決了工程師左右為難的困擾，無需在效率、空載功耗和輸出精度上權衡，隨著該器件的投入市場，我們可以期待在未來看到更多創(chuàng)新性的解決方案，進一步推動電源技術的發(fā)展。