高功率密度AC/DC轉換器（電源）的解決方案

Power Integrations宣布了其最新的MinE-CAP技術，該技術是具有通用輸入的高功率密度AC / DC轉換器（電源）的解決方案。除了將高壓電解電容器（散裝電容器）的尺寸以及適配器的整體尺寸減小多達40％之外，MinE-CAP還能極大地減小浪涌電流，從而使NTC熱敏電阻變得不必要，從而提高了系統效率并減少散熱。

電解電容器會占用AC / DC電源中的空間，并且通常會限制整個電池充電器的外形尺寸。Power Integrations旨在將低壓電容器用于大部分能量存儲，從而隨電壓線性減小這些組件的體積。

傳統的電源轉換解決方案通過增加開關頻率以允許使用更小的變壓器來減小電源的尺寸。MinE-CAP不僅減小了尺寸，而且還解決了與高頻設計相關的其他EMI和耗散挑戰。應用包括智能移動充電器，家用電器，電動工具，照明和汽車。

一句話：效率

市場一直在尋求效率。消費者要求快速充電，但與此同時，他們希望能夠承受更高功率密度的小型充電器。從2.5 W到65 W的寬功率范圍要求采用新的復雜算法，以通過動態微調電壓和電流來適應市場需求。

GaN技術的實施使得可以通過充分利用其熱性能來減少散熱片?！俺薌aN之外，在討論電源效率時要考慮的另一個因素是開關頻率，” Power Integrations培訓總監安德魯·史密斯（Andrew Smith）說?！爱斈肟s小路徑時，必須增加開關頻率。因此，我們將在市場中看到很多應用，將開關頻率提高得非常高。

他補充說：“ PowiGaN開關無需散熱器和散熱器即可提高效率?！薄芭c此同時，InnoSwitch3器件引入了熱折返功能，沒有極端情況下的限制，并且峰值功率可快速充電?！?/p>

通過增加開關頻率（> 300 kHz），可以減小變壓器的尺寸，但是此過程會由于引入其他組件來減輕這些影響而在實際反激式實現中產生熱，EMI和效率問題?！斑@也意味著從機械上講，很難構建電源，因為您現在擁有更多的組件，” Smith說。

開關頻率的增加帶來了濾波器的增加，以減少緩沖和開關損耗，從而失去了以前創造的一些尺寸優勢?！霸诔跫墏萚圖1]上需要考慮的另一個組件是輸入電容器[體電容器]，即電解電容器，”史密斯說。

圖1：帶有輸入大容量電容器的AC / DC電源。開關頻率和變壓器線電壓決定了大容量電容器的體積。（來源：Power Integrations）

Smith說：“它是控制峰值功率的巨大組件，并且可以成為進一步減小電源尺寸的理想選擇?！薄拔覀冄芯康氖且环N減小輸入電容器尺寸的技術。

他補充說：“取決于輸入電壓和輸出所需的能量，需要更多的輸入電容?！薄熬托阅芏?，這與您要維持的輸入電壓范圍以及您要提供的輸出功率有關?！?/p>

電容器中存儲的能量與電壓和電容的平方成正比，小于一倍的1/2。Smith表示：“對于高壓線路[176–264 VAC]，我們需要較少的電容，對于低壓線路[90–132 VAC]，我們需要4倍以上的電容?！?Smith說。

大容量電容器必須足夠大，以承受寬輸入電源范圍（即264 VAC）中的高壓，這意味著大約一個400 V電容器。Smith表示：“問題是400 V的大容量電容器比160 V的大容量電容器要大得多?！薄拔覀冞M行了并排比較，一個10 μF的400 V電容器的尺寸與一個100 μF的160 V電容器的尺寸大致相同，而對于65 W的功率，通常需要100 μF的電容。供應。因此，這就是問題所在，這就是為什么大容量電容器如此之大的原因。它既提供了高電壓又提供了高電容?！?/p>

要求高壓和高電容電容器具有寬輸入范圍，從而使該組件變大。Power Integrations通過將尺寸減小到最小來引入了集成解決方案。

電容控制器

迷你電容是一個智能控制器，可確定輸入電壓是否足夠低，以為電路增加容量。這樣做的好處是我們有一個小的高壓電容器和一個更大，更快的低壓值。這使您可以大大減少大容量電容器所占用的空間。

“這的另一個優點是，我們現在已經消除了電路中最初看到的大部分電容，并減小了浪涌電流，這與大容量電容器的尺寸有關，” Smith說?！耙虼穗娫纯吹降睦擞侩娏饕偷枚?。這意味著我們可以避免在電源輸入級上安裝浪涌限制器和其他保護電路，從而實際上可以提高效率?！?/p>

浪涌電流與大容量電容器的尺寸成正比，因此與輸入電壓成正比。較大的浪涌電流會導致輸入整流器承受更大的壓力。因此，需要良好的魯棒性來承受浪涌電流。通常，設計人員在輸入級上插入一個浪涌電流限制器，一個熱敏電阻或其他等效器件，以通過將浪涌電流降低90％以上來限制浪涌電流。使用MinE-CAP，無需引入浪涌電流濾波器，從而保持了高效率。

浪涌電流在短時間內可能為100 A，對整流器產生強烈的熱沖擊。熱敏電阻旨在為其通道提供高阻抗。

迷你電容技術在25 W至75 W的最佳功率下工作，非常適合僅需要快速充電的市場區域。Smith表示：“根據應用的不同，我們實際上可以將整個電源的尺寸減少多達40％?！?/p>

圖2：MinE-CAP在低線路電壓時添加了低壓電容器，并在電壓增加時將其移除。（來源：Power Integrations）

圖3：MinE-CAP將大容量電容器的尺寸減小了50％。（來源：Power Integrations）

微型電容封裝提供了良好的熱連接，同時將熱量降至最低，從而保護了設備。

MinE-CAP得益于PowiGaN氮化鎵晶體管的小尺寸和低RDS（on），可根據交流線路電壓條件主動并自動連接和斷開大容量電容器網絡的各個部分。MinE-CAP極大地減少了高壓存儲組件的數量，并保護了低壓電容器免受主電源電壓波動的影響，從而在降低系統維護和產品退貨的同時，顯著提高了魯棒性。

編輯：hfy