相比竞品优势何在?
相对于传统竞品方案,InnoSwitch3-PD节省了更多元件,可以简化BOM。对标有竞品1和竞品2,人们经常听到PD电源是一个3芯片方案,或者是一个4芯片方案。统计表明,包括初级侧控制IC、次级同步整流控制IC、USB协议通信IC加在一起的3芯片解决方案,其所用元件数目可达118个,而外加另外一颗有源钳位驱动IC的4芯片方案元件总数会达到124个。采用InnoSwitch4-CZ有源钳位方案后,可将总元件数目降低至79个元件,但如果采用最新高集成度的InnoSwitch3-PD方案,所用元件仅为60个,相对于市场上其他方案几乎减少了一半。这带来最大的好处就是可以将电源做得更小,同时增加可靠性。
图:60W USB-PD适配器元件数比较
利用市场上唯一的单芯片解决方案同时做到了同步整流驱动、初级开关控制,还有PD协议控制。其20W小魔方充电器设计的体积比5W充电器大不了多少,几乎在同一个量级。所用元件数为44个,每立方厘米功率密度高达1W。50W超薄型充电器采用INN3870C + MinE-CAP单PCB设计、平面变压器,元件数60个,功率密度为1．12W/cm3。65W小魔方充电器采用INN3870C,简单的双PCB设计,元件数53个,功率密度1．36W/cm3。这些方案使用一到两块PCB,抗振动冲击能力比使用3块以上PCB的产品更好。同时也可以大大简化适配器的制造生产流程,节省成本。
图:单芯片方案最少元件数实现超紧凑设计
InnoSwitch3-PD效率可达95%,空载功耗低至14mW,把Type-C和PD协议控制器集成到功率IC内部,避免了采用不同厂家协议接口IC带来的空载功耗过大的缺点,可以把空载功耗做得更小。100W方案涵盖了PD最大功率的应用,因为其高效率,所以在很多设计中都不用散热片,对于高功率密度的设计也确实没有空间放散热片。对于较大输出功率的可以使用PowiGaN,功率比较小的应用采用硅技术的MOSFET更具成本优势。
封装方面和以前一样,唯一不同的是增加了一些引脚,包括直接连接Type-C协议通信的CC1和CC2引脚;NTC是增加的一个过温检测引脚,可以连接热敏电阻来监测系统中过温故障易发生的位置点。
图:InnoSwitch3-PD封装满足国际安规要求
InnoSwitch3-PD适用于快充的一些主要特性包括:支持PD3．0和PPS协议,可以实现编程控制,根据负载指令来调整输出电压和电流;兼容高通的QC4．0协议。InnoSwitch3-PD不像一些传统功率器件,其内部有一次性可编程存储器,协议软件需要写进IC内部,而且可根据客户的特殊应用需求对软件加以定制,批量供货的IC会已经包含客户定制的协议软件,这样可以大大简化客户微处理器协议软件的维护,产品研发期间也无需请专门的软件工程师写PD软件,节省研发时间。内部集成Type-C控制器可简化设计,符合USB Type-C 1．3标准,提供的上拉电流源可用于负载和线缆的检测,VCONN供电用于电子标识线缆的识别;同时提供CC1/CC2线的过压保护(28V)功能。
图:高功率密度设计
与PI其他的InnoSwitch3器件相比,InnoSwitch3-PD最大输出功率可达100W,主要用于PD适配器的应用。PI提供多款元件型号,涵盖不同的功率应用范围。如用户没有特殊的PD应用需求,PI提供的标准型号产品内部已经集成了PD协议软件,包含不同的PDO(电源数据对象)输出参数;对应不同功率大小,也有相应的APDO(增强电源数据对象)输出特性,组合非常灵活。
图:InnoSwitch3与之前产品的特性比较
InnoSwitch3-PD增加的一些功能包括:内部集成Type-C控制器,提供集成VCONN开关、BMG(双向符号编码)发送和接收,所谓BMC是用一条线同时传输数据和时钟,通过相位变化来表示数据是0还是1;最后提供所有必需的USB-PD和PPS功能。
图:两款参考设计
总之,InnoSwitch3-PD是唯一的USB PD单芯片解决方案,承袭了InnoSwitch3系列一贯的卓越性能,效率极高,低空载功耗,具有完善的保护,可以显著减少BOM,非常适合要求超薄小巧外形的应用或超薄设计,单面PCB易于大批量生产。
