Wykorzystanie zintegrowanych przełączników azotkowo-galowych (GaN) w wysokosprawnych, ekonomicznych zasilaczach typu offline

Sterowane cyfrowo przełączające układy scalone offline typu flyback o stałym napięciu i prądzie (CV/CC) QR

Projektanci ładowarek akumulatorów, regulowanych stateczników LED o stałym napięciu i prądzie (CV/CC), wysokosprawnych programowanych zasilaczy USB PD 3.0+, zasilaczy szybkiego ładowania (QC) i innych podobnych zastosowań opartych na zróżnicowanej chemii i różnorodnych protokołach mogą skorzystać z w pełni programowalnych układów scalonych InnoSwitch3-Pro, w tym INN3378C, INN3379C i INN3370C, które mogą być stosowane w zasilaczach prądu zmiennego-stałego o mocy do 90W oraz zasilaczach prądu zmiennego-stałego typu open frame o mocy do 100W (tabela 1). Urządzenia te są również przydatne, gdy potrzebna jest dokładna kontrola prądu wyjściowego i regulacja napięcia (obsługiwane są kroki co 10mV i 50mA).

Tabela 1: Układy scalone InnoSwitch3-Pro są przystosowane do pracy z napięciem 230V~ ±15% i napięciem wejściowym od 85 do 265V~. (Źródło tabeli: Power Integrations)

Interfejs I²C zastosowany w urządzeniach InnoSwitch3-Pro upraszcza projektowanie i produkcję w pełni programowanych zasilaczy (ilustracja 4). Umożliwia dynamiczną regulację prądu i napięcia wyjściowego. Można go używać do konfiguracji zasilania, sterowania nastawami stałego napięcia, prądu i mocy (CV/CC/CP), ustawieniami zabezpieczeń, takimi jak progi nadnapięcia i podnapięcia oraz obsługi raportowania błędów. Zintegrowane zasilanie 3,6V może służyć do zasilania zewnętrznego mikrokontrolera MCU. Ponadto pobór mocy <30mW bez obciążenia (włączając w to linię pomiarową i mikrokontroler MCU) spełnia wszystkie globalne wymagania dotyczące efektywności energetycznej.

Ilustracja 3: Układy scalone InnoSwitch3-Pro zawierają interfejs I²C do pełnego cyfrowego sterowania i monitorowania oraz zintegrowany zasilacz 3,6V (uVCC) do zasilania zewnętrznego mikrokontrolera MCU. (Źródło ilustracji: Power Integrations)

Rozwiązania konfigurowane sprzętowo

W przypadku zastosowań, które nie wymagają cyfrowego programowania ani monitorowania, firma Power Integrations oferuje grupy produktów InnoSwitch3-CP (ilustracja 5) oraz -EP, czyli rozwiązania konfigurowane sprzętowo. Podobnie jak InnoSwitch3-Pro, urządzenia InnoSwitch3-CP i InnoSwitch-EP zawierają główny i dodatkowy kontroler oraz wzmocnioną izolację o wytrzymałości >4000V~ w pojedynczym układzie scalonym. Zabezpieczenia obejmują ochronę przeciwprzepięciową i nadprądową na wyjściu, zabezpieczenie przepięciowe i podnapięciowe linii prądu zmiennego oraz wyłączenie w przypadku przegrzania. Omawiane urządzenia charakteryzują się wysoką odpornością na zakłócenia, dzięki czemu mogą być projektowane zgodnie z normą EN61000-4 w klasie „A” parametrów działania.

Ilustracja 4: Układ InnoSwitch3-CP w typowym zastosowaniu z indukcyjnym sprzężeniem zwrotnym FluxLink (linia przerywana) pomiędzy kontrolerami po stronie pierwotnej i wtórnej. (Źródło ilustracji: Power Integrations)

Projektanci wysokowydajnych przetwornic typu flyback o mocy do 100W, przeznaczonych do takich zastosowań jak zasilanie USB PD, ładowarki szybkie (QC) i podobne, mogą skorzystać z układów InnoSwitch3-CP, takich jak INN3278C, INN3279C i INN3270C (tabela 2). Wspomniane przełączające układy scalone QR posiadają tryby stałego napięcia i prądu (CV/CC) ze stałymi profilami mocy i obsługują standardowe kombinacje przerzutników i automatycznego ponownego uruchamiania. Kompensacja spadków na kablu jest funkcją opcjonalną.

Tabela 2: Moc znamionowa rodziny produktów InnoSwitch3-CP dla zasilaczy i konstrukcji open frame. (Źródło tabeli: Power Integrations)

W zastosowaniach takich jak liczniki zużycia mediów, zasilacze przemysłowe i inteligentne sieci energetyczne, zasilacze trybu pogotowia i spolaryzowane dla sprzętu AGD, produktów konsumenckich oraz komputerów, które nie wymagają ciągłego zasilania, projektanci mogą wybierać spośród urządzeń InnoSwitch3-EP, takich jak INN3678C, INN3679C i INN3670C (tabela 3).

Tabela 3: Układy scalone InnoSwitch3-EP są przystosowane do pracy z pełną mocą przy napięciu 230V~ ±15% oraz z obniżoną mocą w szerokim zakresie napięć wejściowych od 85 do 265V~. (Źródło tabeli: Power Integrations)

Urządzenia InnoSwitch3-EP pozwalają na dobrą wielowyjściową regulację krzyżową. Pomiar prądu wyjściowego jest regulowany za pomocą zewnętrznego rezystora, podczas gdy parametry stałego napięcia i prądu (CV/CC) są bardzo dokładne i niezależne od jakichkolwiek komponentów zewnętrznych. Omawiane przełączające układy scalone QR typu flyback są dostępne z opcjonalnym zabezpieczeniem przed zbyt niskim napięciem wyjściowym i można je zamawiać z opcją dostarczania mocy standardowej lub szczytowej.