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作为驱动手机快充体验升级的核心,Power Integra

作者:旋乐吧  日期:2025-12-15  浏览:  来源:旋乐吧网站

作为驱动手机快充体验升级的核心,Power Integrations 推出高性能数字化电源芯片新标尺 InnoSwitch4-Pro。相比 InnoSwitch3-Pro、InnoSwitch4-CZ,最高输出功率从100W跃升到220W,漏极峰值电流从14A提升至26A,次级开关频率也从145kHz跃升至194kHz,全面推动了大功率适配器的体积缩减和效率提升。

InnoSwitch4-Pro 延续并扩展了 InnoSwitch4-CZ 的优势,集成多项创新技术,建立以智能保护为核心的控制引擎框架,显著提升对外部电路的适配能力。即使在外形尺寸保持不变的前提下,仍可实现更高的输出功率,最大输出达到220W,适用于手机、平板和笔记本的高效小型化电源设计。以常见笔记本供电场景为例,145W–200W 区间的应用通过 InnoSwitch4-Pro 可实现更小巧的便携电源。

从工程实践角度看,InnoSwitch4-Pro 采用氮化镓 PowiGaN 技术,集成 I2C 数字控制器,支持多种 USB-PD 协议。在 MinE-CAP 缩减电容体积以及 ClampZero 有源钳位技术的协同作用下,设计师能够在性能与成本之间获得更优的平衡。不仅满足更严格的技术参数,还能降低系统整体成本。

该系列的一大亮点在于 PowiGaN 的出色性能参数与高度智能的控制引擎。以 INN4677F 为例,在标准环境下导通电阻可达 0.145 Ω,漏极电容低于 10 pF,最高仍可支撑约 140 kHz 的开关频率与最大 26A 的峰值漏极电流。这意味着电源变压器可以更小、重量更轻、体积更紧凑。非对称驱动与有源钳位共同作用下,连续导通模式与非连续导通模式下均实现零电压开关,显著降低开关损耗,整体转换效率往往突破 95%。在板级热管理方面,低导通电阻的 GaN 开关显著降低热耗,利于在 PCB 散热条件下实现更高的额定输出,并进一步降低对散热片与导热材料的依赖,甚至有望在无散热片的情况下实现安全运行。

InnoSwitch4-Pro 的另一大特征是高度集成的数字可编程控制引擎。一次侧集成了最高耐压750V 的 PowiGaN 开关与驱动器,通过内置磁感耦合反馈实现初级与次级控制的耦合;次级侧的智能控制器通过 I2C 与外部微处理器连接,支持 USB-PD 及多种私有协议,并能兼容未来的 UFCS 融合快充标准,提升设计的未来适应性。

这是一款离线恒压/恒流零电压开关(ZVS)反激式功率芯片。与 ClampZero 组合使用时,可实现有源钳位反激结构。通过 I2C 总线对外部控制器进行精确的电压电流设定,提供高精度恒压/恒流输出。具备多档位微调能力(如 10 mV / 30 mA),并配备完善的故障监测与保护功能,包括过温、过压、欠压、自动重启、输入监控、驱动时序、变频软起动、ZVS 优化,以及 CCM/DCM 的设置选项等,适配不同电路形态的定制需求。所有这些智能化与安全控制特性均嵌入到 InnoSwitch4-Pro 内部,工程师可通过文档在 I2C 总线对寄存器进行访问与设定,完成具体规格和保护策略的定制旋乐吧spin8

为了帮助设计者快速落地市场需求,Power Integrations 提供了编号 DER-960 的开源参考设计。以 InnoSwitch4-Pro 芯片核心 INN4375F 为核心,搭配 ClampZero CPZ1075M、PFC 控制芯片 PFS5274,以及 USB Type-C PD 控制器 IP2726S,可实现 100W USB PD 3.0 适配器方案。该方案输入范围为 90–265 VAC,固定输出的 PDO 包括 5V/5A、9V/5A、12V/5A、15V/5A、20V/5A,动态输出范围为 3.3–21V/5A(最大 100W),功率密度达到 16.1 W/in³,无外壳尺寸约为 3.42" × 2.04" × 0.89"。USB PD 控制芯片为 IP2726S,支持 PD3.1 协议与 PPS 调压,快充监测在 MCU 控制下实现最大 63W 的输出(符合 PD3.1 快充检测机制),最高开关频率可达 140 kHz,输出纹波低,VPP 仅约 28 mV。

在 DER-960 的基础上,设计团队进一步优化,选择更高集成度的 InnoSwitch4-Pro 型号,辅以改进的散热方案,以在无外壳工况下实现125W 额定输出,PFC 输出提升至 165W,并通过增加散热片与填充材料来适应密封外壳场景。优化设计若与 DER-960 对比,元件组合也发生了更改,包括将核心器件从 INN4375F/CPZ1075M/PFS5274/IP2726S 升级至 INN4376F/准谐振开关/ PFS5276F/ IP2723T 的组合,从而实现更高集成度与更高的输出能力。

通过对比示意可以看出,DER-960(右侧最大输出100W)与优化方案(左下,最大输出125W)以及面向苹果设备的5W 标准充电适配器相比,InnoSwitch4-Pro 方案在体积上的压缩效果更加明显,便携性更出色。

在快充性能测试中,采用专用监测设备评估,结果显示该设计可实现对 PPS 等快充协议的跟踪与调压,优化后纹波更低。实际应用中,该方案可在 5V、9V、12V、15V、20V 等档位实现稳定的分档充电,最大输出受负载约束时可达到 100W 左右。

在持续专注电源适配器技术创新的同时,PI 将多项技术进行深度集成,并提供成熟的参考设计,帮助设计者快速实现市场化产品。数字化控制与高集成度的组合,推动了智能化电源的发展,也为功率变换领域树立了新的行业标尺。

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