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在大多數(shù)現(xiàn)代嵌入式電子系統(tǒng)中，幾乎都需要依靠多種直流電壓供電才能運行各種功能，如計算、通信和執(zhí)行功能（通常是加熱、發(fā)光、發(fā)聲或某種運動功能）等應(yīng)用場景。傳統(tǒng)的解決方案是使用單輸出的反激式電源加多個后級的降壓或升壓變換來改善電壓的穩(wěn)定輸出。

但這種兩級變換的架構(gòu)會使得每個變換級的損耗都會累加起來，從而降低整個系統(tǒng)的性能并產(chǎn)生熱量。所以從這個角度講，效率和穩(wěn)壓精度之間構(gòu)成了矛盾。

而為了維持空載及輕載時輸出電壓的穩(wěn)定，往往在輔助輸出的負(fù)載端或降壓型DC-DC的輸出端會使用假負(fù)載電阻來拉低空載或輕載情況下的輸出電壓，而這樣做會帶來空載輸入功耗或待機(jī)功耗的增加，從而在穩(wěn)壓精度和空載功耗之間帶來設(shè)計挑戰(zhàn)。

所以多路輸出電源的設(shè)計對于電源設(shè)計工程師來講，是一個需要不斷在各項性能和成本之間進(jìn)行權(quán)衡選擇的過程。

對于傳統(tǒng)的多路輸出電源的設(shè)計，工程師需要在效率、空載功耗、輸出精度三者之間加以均衡考量。一般而言，反激式的多路輸出電源包括主輸出和輔助輸出，主輸出可以始終維持穩(wěn)定，但是輔助輸出會隨著主輸出的負(fù)載情況電壓會忽高忽低，也就是所謂的交叉調(diào)整率特性。

相對于單路輸出電源設(shè)計，多路輸出電源的電壓穩(wěn)定性和效率表現(xiàn)要差很多。工程師不得不采用改變?nèi)臃绞交蛟黾蛹儇?fù)載電阻的方式來折中考量穩(wěn)壓精度和待機(jī)功耗之間的矛盾。又或者通過使用二次DC-DC變換的方式，在輸出精度和電源成本之間進(jìn)行取舍。

那么設(shè)計時，如何避免多路輸出電源中的這些局限性，更好地均衡效率、空載功耗和輸出精度呢？

2月27日，深耕于高壓集成電路高能效功率變換領(lǐng)域的知名公司Power Integrations就正式發(fā)布了InnoMux-2™系列單級獨立穩(wěn)壓的多路輸出離線式電源IC，展示了新款氮化鎵電源IC將系統(tǒng)功率損耗降低高達(dá)50%的優(yōu)越系統(tǒng)性能。

為了滿足很多嵌入式系統(tǒng)多軌供電的使用需求，此款新電源IC拓?fù)錁O大改善了傳統(tǒng)多路輸出離線式電源變換的設(shè)計。它可以根據(jù)負(fù)載的不同來配置不同的恒壓和恒流輸出，可達(dá)15-100W的輸出功率能力，而每路輸出均進(jìn)行獨立的反饋進(jìn)行穩(wěn)壓或穩(wěn)流調(diào)整。

該方案通過單級變換、零電壓開關(guān)和PowiGaN™開關(guān)的結(jié)合，其效率與傳統(tǒng)的兩級方案相比最多可提高10%；而且在輸出端無需輸出電壓泄放電路，使待機(jī)功耗的性能改善達(dá)20%；輸出調(diào)整精度的提高則無需采用后級的升壓或降壓穩(wěn)壓電路，系統(tǒng)元件數(shù)目可縮減約50%；每路輸出可根據(jù)調(diào)整需要對初級側(cè)傳輸過來的能量進(jìn)行按需分配，保證每路輸出在整個輸入電壓及負(fù)載范圍內(nèi)維持在±1%的輸出精度。

當(dāng)前，可持續(xù)發(fā)展和既定政策的碳排放計劃場景當(dāng)中，能效改善對于碳排放的貢獻(xiàn)率達(dá)37%，超過三分之一的碳排放目標(biāo)，需要靠提高效率來實現(xiàn)，因而能效改善是實現(xiàn)碳減排目標(biāo)的關(guān)鍵。因此，更高效的功率變換對于低碳未來至關(guān)重要。

值得一提的是，InnoMux-2 IC通過對輸出能量加以引導(dǎo)，而無需后級穩(wěn)壓器可將整體系統(tǒng)效率最多提升10%，達(dá)到90%的系統(tǒng)效率。

另外，降低待機(jī)功耗對低碳發(fā)展同樣重要。據(jù)了解，目前已有愈多應(yīng)用涉及到滿足待機(jī)限制的要求。諸如能源之星®和歐盟標(biāo)識指令都對設(shè)備的功耗進(jìn)一步進(jìn)行了限制，設(shè)備工作期間及待機(jī)狀態(tài)的系統(tǒng)功耗限值均更加嚴(yán)格;生態(tài)設(shè)計指令2024/826要求將待機(jī)功耗從500mW降至300mW，這種新標(biāo)準(zhǔn)的實施所造成的每年的能源節(jié)省相當(dāng)于7300萬加侖的汽油。

一般而言，傳統(tǒng)降壓變換器和多路輸出電源在輕載/空載時“燃燒”掉多余的能量以維持輸出電壓的穩(wěn)定，因此必須使用后級穩(wěn)壓器，接受差的穩(wěn)壓精度或者增加額外的輸出負(fù)載成為電源設(shè)計者不得不面對的問題。如不加假負(fù)載進(jìn)行能量的泄放，輸出電壓在空載時甚至?xí)仙炼噙_(dá)20%。但如果有方案可以不使用泄放電阻，則節(jié)省的可用功耗可以在設(shè)備上用來實現(xiàn)更多的待機(jī)功能。

InnoMux-2 IC解決方案即使在空載且不使用泄放電路的情況下仍可實現(xiàn)對輸出精確的控制。初級側(cè)每個開關(guān)周期中的能量根據(jù)需要由次級側(cè)控制器在不同輸出之間進(jìn)行按需分配，進(jìn)而確保精確的輸出控制，即使在空載情況下也能保證輸出的穩(wěn)定。

在應(yīng)用方面，InnoMux-2 IC解決方案支持一路恒壓和一路恒流輸出、兩路恒壓輸出、三路恒壓輸出和一路恒壓及最多達(dá)八路的恒流輸出等各種輸出組合，能夠廣泛應(yīng)用于顯示器、電視、家居自動化、照明、小家電、工業(yè)、儀表等眾多領(lǐng)域。

InnoMux-2 IC解決方案還可支持多種電源架構(gòu)和多個功率級別，并且由PI Expert™ 設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計支持，目前首個客戶的應(yīng)用方案已經(jīng)量產(chǎn)。

從研發(fā)到量產(chǎn)，可以明顯地看出，InnoMux-2 IC解決方案已經(jīng)得到了極大的驗證。它支持多種CV和CC輸出組合及10–100W的輸出功率范圍等市場應(yīng)用，以其精確、高效、元件數(shù)目少等特性徹底改變多輸出功率轉(zhuǎn)換的設(shè)計理念，是低待機(jī)應(yīng)用的理想選擇。