
实现多路输出电源,是个很难的事情! 要平衡效率、空载功耗、输出精度。这三个很难同时满足,就好似一个凳子,既要缺一条腿,还要满足效率、空载功耗、输出精度,这是不可能同时满足的!
而大多数现代电子系统都依靠多个内部电压来给不同的功能电路供电,如计算、通信和执行功能(通常是加热、发光、发声或某种运动功能)。而每个输出的电压稳定往往要靠多个后级DC-DC变换来保证输出的稳定,而这种采用二次变换的电路结构会产生额外的损耗,从而降低整个系统的性能并产生热量。

何为多路输出电源
举个例子,白色家电的冰箱,制冰功能模块大约需要25V的电压供电,MCU供电时需要的电压是3.3V或5V。如果冰箱中有显示照明设备,则会有LED背光的恒流供电需求。如此算来,在冰箱中可能有恒压的25V输出、给MCU的5V输出、还有给背光的恒流操作输出。所以,在这类场景中,一个电源是需要有多个输出才能满足电气设备的供电。

多路输出电源难在哪儿
“要实现多路输出电源,是个很难的事情!”PI 资深技术培训经理Jason Yan讲述,多路输出的反激式电源,往往其辅助输出是要经过二次变换的。也就是在后级使用升压或者降压型DC-DC变换器,这样是为了保证各组输出不受其它输出负载状态变化的影响,也就是“攻城狮”所在意的“交叉调整率”指标。而后级二次变换电路的增加势必造成整个系统变换效率的下降。另外,如果考虑到输出轻载或空载的情况,往往在输出端还会增加假负载电阻来保证空载输出时电压出于稳压范围之内,而这会大大增加整个电源系统的空载功耗或待机功耗。因而,效率、待机功耗和输出精度很难做到“尽善尽美”。
在传统的多路输出电源设计当中,仅主输出具有反馈电路,保证其稳定,但辅助输出就只能靠变压器的耦合及假负载电阻或其它外围电路来保证其输出“飘“的尽可能小了。那么如何解决这种技术难点呢?
InnoMux-2 IC可轻松克服挑战
下面,看看InnoMux-2 IC是如何解决多路输出应用当中的”短腿“效应的?也就是同时满足效率、空载功耗、输出精度三项性能指标的同时优化。
InnoMux-2 IC采用了各组输出均进行检测的反馈技术,不存在传统电路中输出的主次问题。只有当某路输出电压降低时才发出指令至初级侧,请求开关操作,而“当次”开关操作所送出的能量会被次级侧的功率开关“导引”至相应的输出,实现电压的稳定。这种控制方式无需在各个输出端使用假负载,精度可以一直得到保证。InnoMux-2该方案支持多种电源架构,包括不同的恒压或恒流输出组合,输出功率范围最大可达100W,并具有全面保护特性。
新的IC拓扑配置可根据具体应用设置为多路恒压或恒流输出,以满足不同的应用需要。每个输出都可以进行独立调整,可以把每一路输出都做得很精确。在这套方案中,无需后级稳压电路,元件数目可以缩减50%。待机功耗则可以改善20%,这在家电中是十分客观的。
InnoMux-2 IC可提供高达100W的输出功率,并且在整个输入电压、负载范围、温度及负载电流跳变的条件下满足优于±3%的调整精度。电源系统的总效率(从交流到稳压的低压直流输出段)可超过90%;先进的InnoMux-2控制器还能管理轻载下的功率输出,无需使用假负载电阻,可将空载功耗降至30mW以下。
助力节能减排
欧洲用电产品(EuP)指令规定的待机功耗标准为低于300mW,这就为某些需要执行必要功能的应用场景提供了更多的可用待机功率。更高效的功率变换对于低碳的未来至关重要。而37%的改善是通过效率的提升来完成,InnoMux-2 IC的出现通过对输出能量加以引导的方式,去除了后级稳压器,从而将系统效率最多提升10%。

实际上,待机功耗的控制很重要。目前越来越多的用电设备需要满足总能耗的节能指标要求。市场上很多设备待机时需要实现的更多的待机功能,比如显示功能、LCD时钟、指示灯、红外控制、无线/蓝牙等,而这些待机状态下功能的增加势必带来待机功耗的增加。据Jason介绍,如果要满足将来300mW的输入功耗限值,对电源设计者来讲面临着新的挑战,也就是既要考虑输出稳压精度,也要考虑低待机功耗。而采用InnoMux2方案则无需这方面的担心。如果假定待机效率60%的前提下,保证300mW输入功耗时,可以提供给负载的待机功率可高达180mW,进而实现更多的待机功能。

在什么情况上带负载,在什么情况下不带负载。可以让每个开关周期中的能量根据需求在输出之间进行分配,InnoMux-2 IC这种智能监测每个输出电压的特点,可在任何工况下保证每路输出的稳压或恒流精度。
InnoMux-2 IC方案支持各种输出组合。可以用在显示器,电视,家具自动化,照明等一路恒压和一路恒流输出的应用,同时,也可以用在两路恒压输出,三路恒压输出。另外,在高端显示器,电器中也可以支持一路恒压及最多八路输出的恒流输出,总之,可以根据不同的需求,满足不同的应用。
目前InnoMux-2现已投入量产,它彻底改变了多输出功率变换的整体架构设计。欲了解更多信息,请联系Power Integrations的销售代表,或访问power.com


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