解决多路输出电源难题，PI推出InnoMux-2™系列多路离线式电源IC
前言
在我们的日常生活中，几乎每种电气设备都依赖于电源供电。这些设备内部的各种功能通常需要不同的直流电压供电才能工作。传统的解决方案是采用单路反激电源结合多个降压/升压变换器来实现不同功能的电压供电。但这种方案在效率、空载功耗和输出精度这三个方面很难同时兼顾。
通常情况下，当工程师尝试在其中某些性能方面取得良好表现时，就会牺牲其他方面的性能。换言之，要么提高效率和输出精度，但这可能会导致增加空载功耗和开发成本，要么降低空载功耗和输出响应速度，但这可能会让转换效率大大降低。因此，如何在这三个关键方面实现平衡，或者说避免这个问题的发生就成为一个非常关键的问题，也是多路输出电源设计困难的原因之一。
充电头网得知最近Power Integrations（以下简称：PI）宣布推出InnoMux-2™系列单级独立稳压的多路输出离线式电源IC解决方案。InnoMux-2 IC将AC-DC和后级DC-DC变换级整合到单个芯片中，只用单级变换即可提供多达三个独立稳压的输出，相较于传统的两级架构，无需使用多个后级的DC-DC变换级，可减少元件数目，减小PCB占板尺寸，并将效率提高多达10个百分点，可以很好的解决上面提到的难题。
PI InnoMux-2™系列
PI InnoMux-2™系列是一款AC-DC电源IC产品，其全新的IC拓扑可以极大改善多路输出变换器的设计，满足多种需求。该系列IC支持15-100W的输出功率能力，可配置多个恒压恒流输出，恒压输出提供各自独立稳定的固定电压输出，而恒流输出可根据负载需要对输出电流进行调整。该方案可根据不同应用环境的负载需要提供多种恒压或恒流输出组合，且每个输出均可独立调整，不必考虑传统的多路输出反激式变换器当中存在的交叉调整率问题。
该系列IC采用单级变换，无需二级变换，从而在减少50%的元件数量的同时避免了效率下降的问题。在一些应用中，系统整体效率最高可提高10％。此外，该IC还具备零电压开关功能，有效降低功率开关管的开关损耗，进一步提升了效率，同时确保IC的温度保持在合理的水平。
由于该IC每个输出均独立稳压调整，消除了通常情况下轻载稳压所需要的假负载的需求，从而实现了超过20%的待机功耗改善。在整个输入电压和负载范围内，可以实现1%的输出精度，每一个输出均可独立反馈进行控制开关操作。
InnoMux-2方案可根据应用场景的不同进行不同的方案组合，支持多种电源架构，甚至支持最多八路的恒流输出，适用于家电、照明、工业电器、电信、显示器等领域。
InnoMux-2方案中不同型号大小的IC支持多种功率级别。从图中的样板DER-716可以看出，该PCBA整体非常简洁。这得益于该样板省去了DC-DC的二级变换。目前，该方案已投入量产，并且支持使用PI Expert™设计软件对其进行设计。
由于该方案无需进行二级变换，因此所需元件数量较少。采用单级变换可显著提高效率，使得电压调节更加精确。同时，省去了假负载，从而降低了整体方案的待机功耗。该方案具备多种型号，支持多种CV和CC输出组合，输出功率范围涵盖10至100瓦。
InnoMux-2方案集成了许多与传统InnoSwitch3相似的IC功能，其中包括750V PowiGaN™氮化镓开关管、零电压开关（无需有源钳位）和Fluxlink磁感耦合。这些独特的功能和特点已经在市场上得到了大量客户的认可。
该方案采用InSOP封装，无需额外散热片，通过PCB板进行散热。次级侧主控制器支持多种开关控制，包括选通开关、同步整流驱动和初级MOS管的开关控制，可实现DCM或CCM的多种工作模式。待机功耗可降至30毫瓦以下，并集成了全面的保护特性于IC内部。
总结
InnoMux-2 IC可提供高达100W的输出功率，并且在整个输入电压、负载范围、温度及负载电流跳变的条件下满足优于±3%的调整精度。电源系统的总效率（从交流到稳压的低压直流输出段）可超过90%；先进的InnoMux-2控制器还能管理轻载下的功率输出，无需使用假负载电阻，可将空载功耗降至30mW以下。而欧洲用电产品(EuP)指令规定的待机功耗标准为低于300mW，这就为某些需要执行必要功能的应用场景提供了更多的可用待机功率。
InnoMux-2器件采用Power Integrations高效散热的InSOP™24和InSOP™28封装，可通过PCB进行散热，因此无需散热片。器件选项包括双路输出和三路输出恒压(CV)型号；或者，其中一路输出可专用于提供恒流(CC)驱动，适合为显示器中的LED背光供电或为内置电池提供快速充电的应用。
典型应用包括电视机、显示器、家电、网络设备、智能家居和楼宇自动化、LED应急照明以及工业电源。
PI推出多路输出开关电源IC InnoMux-2，单级架构下系统效率提升10%
几乎市面上所有的嵌入式系统都会用到多路输出电源，包括常见的多路输出线性电源和多路输出开关电源。 比如冰箱系统中，制冰需要25VDC供电，主控MCU需要3.3VDC或5VDC供电，显示背光板需要恒流的30VDC供电；电视机系统中，逻辑电路需要5VDC供电，逆变/调谐电路需要±12VDC供电，音频需要24VDC供电，显示背光板需要恒流的60VDC供电。 有时候，我们在生活中看到电源系统是单路输出的，比如我们的手机充电器只输出5VDC，但事实上我们的手机内部集成了PMIC，它会做到二次分配，将单路的DC电源二次变换成多路输出电源，包括4VDC、3.5VDC、3.1VDC、1.7VDC等。 换言之，当前市场上传统的多路输出电源多采用的是“单路输出反激式电源+多个降压/升压变换器”的方案 ，这种二次变换的电源通常效率不佳，且成本较高。而如果我们采用单级多路输出，虽然成本和效率方面更占优势，但是在空载功耗或输出精度方面又有所欠缺。所以在传统的多路输出电源设计过程中，工程师们总要根据实际需求来权衡效率、空载功耗和输出精度 这三大挑战。
图 | 传统的多输出电源所面临的挑战，来源：Power Integrations
举个例子，如下图所示，传统多路输出反激式开关电源往往仅对主输出进行稳压调节，从图中可以看到主输出是有反馈调节电路的，但是辅助输出是没有的。
图 | 多路输出电源的电路结构，来源：Power Integrations
所以，在传统多路输出反激式开关电源方案中，虽然很容易添加辅助输出，但是这些辅助输出是不受控的 ，一旦不受控就会给输出电压带来一些问题，包括负载的变化、输入电压的变化、其他路输出负载的变化、产线误差和温度的变化、变压器一致性问题等，都会带来该路辅助输出电压的变化，如轻负载时输出电压会急剧增加等。综合以上因素，辅助输出电源通道的电压变化甚至会达到20%以上。
图 | 传统多路输出反激式开关电源输出电压随输出负载变化的跟随情况，来源：Power Integrations
当然，我们也可以给辅助输出也增加“加权反馈” ，来改善其稳压精度，但对于轻负载的情况还是会存在电压漂高的问题，通常可以采用增加假负载来调节，不过增加了假负载 后，待机功耗又会上来，因此是选择稳压精度还是待机功耗，二者不可兼得 。
来源：Power Integrations
面对这种情况，PI（Power Integrations）公司今日推出了InnoMux-2™系列 单级独立稳压的多路输出离线式电源IC。 InnoMux-2 IC将初级AC-DC和后级DC-DC变换级整合到单个芯片中 ，可提供多达三个独立稳压输出 ，主要应用领域包括：白色家电、工业系统、显示器以及其他需要多组供电电压的应用场景，如：电视机、显示器、家电、网络设备、智能家居和楼宇自动化、LED应急照明以及工业电源。
图 | 每个开关周期中的能量根据需要在输出之间进行分配，来源：Power Integrations
PI资深技术培训经理Jason Yan表示：“相较于传统的两级架构，InnoMux-2无需使用单独的DC-DC变换级，所以可以减少元件数目的使用，减小PCB占板尺寸，并将效率提高多达10% 。” 此外，InnoMux-2还采用了750V PowiGaN™氮化镓开关管、零电压开关（无需有源钳位）和同步整流技术 ，这些都有助于效率的进一步提高。 在带载能力方面，InnoMux-2可提供高达90W的输出功率 ，并且在整个输入电压、负载范围、温度及负载电流跳变的条件下满足优于±3%的调整精度 。电源系统的总效率 （从交流到稳压的低压直流输出段）可超过90% 。
图 | InnoMux-2采用脉冲共享引导能量提供精确的输出控制，来源：Power Integrations
同时，InnoMux-2控制器还能管理轻载下的功率输出，无需使用假负载电阻，可将空载功耗降至30mW以下 。而欧洲用电产品(EuP)指令规定的待机功耗标准为低于300mW，这就为某些需要执行必要功能的应用场景提供了更多的可用待机功率。 在封装方面，InnoMux-2采用了Power Integrations高效散热的InSOP™24和InSOP™28封装 ，可通过PCB进行散热，因此无需散热片。 在多路输出方面，InnoMux-2输出选项包括：双路输出和三路输出恒压(CV)型号，或者其中一路输出可专用于提供恒流(CC)驱动，适合为显示器中的LED背光供电或为内置电池提供快速充电。
图 | InnoMux-2方案支持各种输出组合，来源：Power Integrations
在供货方面，根据PI提供的消息，InnoMux-2系列已开始供货，其中InnoMux-2 IMX2174F器件基于50,000片的订货量单价为每片1.11美元。
图 | InnoMux-2型号，来源：Power Integrations
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