2020年10月29日 | PI全新MinE-CAP IC问市，让适配器尺寸更轻巧

随着消费者对电子产品的需求越来越个性化、多样化，如今的电子产品小型化、便携化发展趋势已逐步传递到与之配套的电源适配器当中。厂商势必会采用集成化程度更高的元器件，同时也要想办法增加电源适配器的功率密度。

近日半导体领域高压功率转换技术创新型公司Power Integrations（简称PI）推出一项新产品——MinE-CAP™ IC，这种新型IC利用低耐压电容与高压电容并联的效果，可将离线电源所需的高压大容量电解电容器的尺寸减半，使得适配器的尺寸最多缩小40%。，同时也保证了适配器的峰值功率。MinE-CAP器件还可大幅减小浪涌电流，这有助于省去NTC热敏电阻，提高系统效率，并减少热耗散。

发布会上，PI资深技术培训经理Jason Yan(阎金光）也介绍了当今适配器发展趋势以及技术难题：

用户需要更快速的充电和更小尺寸的电源

在传统的变压器当中，过去的输出功率普遍为2.5W，但随着电池大容量趋势演进，18W、25W、30W输出功率设备相继问市，目前已发展到65W的级别。随着type-C的普及，100W输出功率的设备也不再遥远。

Jason表示，为了实现快速而精准的充电，电源的输出特性和协议也要相继做出调整，这就要通过软件来完成，而软件的指令来自充电器负载端。由此看来，充电控制会变得越来越复杂。而功率和复杂性的增加将导致尺寸的变大，这和消费者追求小型化的理念相背离。

所以，生产出高效的电源才是解决这些问题的关键，这里所面临的难点包括：

1. 面临温升性能的挑战

电源适配器的热源主要是肖特基整流二极管、高频开关变压器、功率MOS管、滤波电解电容，其中功率MOS管、高频变压器和整流的肖特基二极管的温升比较突出。为了防止电源适配器因过热而损坏，设计电源适配器时不仅要求使用高温特性好的电子元器件。

据介绍，PI基于PowiGaN开关技术的InnoSwitch 3系列恒压/恒流离线反激式开关电源IC可有效解决温升所带来的问题。新IC可在整个负载范围内提供95%的高效率，并且在密闭适配器内不使用散热片的情况下可提供100 W的功率输出。这一突破性的性能提升，源自内部开发的高压氮化镓开关技术。

此外InnoSwitch™3系列的热折返特性尤为出众，Jason介绍：这种特性在LED电源上尤为普遍，为了降低温升，功率输出会因此降低，但不会影响器件使用特性。借此特性，InnoSwitch 3可以精准的检测功率开关的温升。这样就不必考虑电源在极端输出条件下的应力要求，功率随时降低，器件也不会连续工作在峰值功率下，从而延长使用寿命，大大解放了设计过程中的难度。

2. 增加开关频率以降低尺寸（≥300 kHz）

有些厂商还会采用增加开关频率的方法，因为频率增加，可使变压器的体积缩小，达到降低电源尺寸的目的。但频率的增加，也会带来另一个问题——EMI。这就不得不配置EMI滤波器，这样的做法会在批量生产中，由于各种原器件公差、变压器离散型等原因，使得适配器特性一致性无法得到保证。

此外，输出功率越大，占板空间最大的元器件——大电容容量也会随之增加，这也无形当中限制了开关电源的尺寸。

Jason：“对大电解电容最基本的需求是在宽压范围工作下，输入滤波电容具有更大的容量（低压时）来满足出能要求，在高压时，又要有足够高的耐压。”

因此，如若支持更高的耐压，制造商必须增加电容尺寸。但如果降低了耐压，其尺寸就会大大缩小。

MinE-CAP为此而生

PI的MinE-CAP内置了PowiGaN开关。Jason介绍，电路上除了配有高压电解电容之外，还增加了低耐压电解电容。它通过PowiGaN开关连接到母线两端。

当需要更大容量时（输入电压较低时），PowiGaN开关将会开启，使得低耐压电解电容与高耐压电容并联，容量就会相应增加，保证了低压情况下的储能能力。同时MinE-CAP IC还集成了检测电路，对母线电压进行实时监测，当电压过高时，将断开低耐压电容。二者的协作配合，达到了利用低压电容提高储能的作用。

使用MinE-CAP的设计人员可选用交流高输入电压所需的最小高额定电压大容量电容，并将大部分储能分配给低压电容，这些电容由MinE-CAP提供保护，直到在交流低输入电压下需要时为止。这种方法可大幅缩小输入大容量电容的尺寸，而不会影响输出纹波、工作效率或无需重新设计变压器。

较之传统的功率变换解决方案。创新的MinE-CAP IC不仅可以大幅缩小电源的整体尺寸，同时还能减少元件数，降低EMI，并且避免与高频设计相关的变压器/箝位损耗增加的挑战。它的应用范围包括智能手机充电器、家电、电动工具、照明和汽车。

此外，MinE-CAP的好处还可以降低浪涌电流，浪涌电流指电接通瞬间，流入电设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流，它会造成整流桥的应力增加。

MinE-CAP可将大容量电容的体积缩减50%

由于新器件采用微型MinSOP-16A封装，可与Power Integrations的InnoSwitch™系列电源IC无缝配合，所需外部元件极少，使得占板空间明显缩小，且总体电容容量也适度得到了增加。

可与InnoSwitch3/Pro器件完美协同工作

据Jason介绍，MinE-CAP配有L引脚，它可与InnoSwitch3的V引脚相连，这样InnoSwitch3就可以通过L引脚得知母线电压的高低。

减少无效空间

如何将电源做薄？ PI采用了高低压搭配的组合，降低了电容高度，从而达到了超薄的设计目的。

对于25-75W应用上的优化，MinE -CAP可将电源的体积最多缩小 40 %。而如今的插板都会带有USB输出，在这种情况下，配有MinE-CAP的InnoSwitch3可大大缩小电源面积，实现一板多口的目的。更重要的是，利用MinE-CAP可开发一个通用平台，实现115V和230V插电板上的灵活运用。

总结

USB PD技术为市场普遍采用小型65W充电器提供了巨大的推动力，许多公司都在设法通过提高开关频率来缩小反激式变压器的尺寸。MinE-CAP提供的体积节省比将开关频率翻倍的方法更大，同时还能有效提高系统效率。MinE-CAP势必将改变紧凑型充电器和适配器的游戏规则。

据了解，MinE-CAP系列的MIN1072M已经完全量产。