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Power Integrations, Inc.是一家專注于高壓電源管理及控制領(lǐng)域的高性能電子元器件及電源方案的供應(yīng)商。該公司推出的InnoSwitch3系列集成IC，集成度高，穩(wěn)定性好，損耗小，一經(jīng)推出就大受歡迎。廣泛應(yīng)用在電表、智能電網(wǎng)、工業(yè)電源、家電、計算機和消費電子的輔助電源、待機電源和偏置供電電源等產(chǎn)品上。

PI最新推出集成GaN的器件INN3679C-H606，該器件中的GaN耐壓高達750V。拓寬了InnoSwitch3系列產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

同時PI推出采用INN3679C-H606的評估板DER-868,該評估板為60 W隔離反激電源?？?5–265 VAC全電壓范圍輸入。本次測評就是針對DER-868評估板，間接評估INN3679C-H606的性能。

實物開箱和硬件介紹

拿到手的DER-868評估板如圖1所示，整個板體通過2個絕緣螺釘固定在一塊亞克力基板上。這里要表揚一下PI，這樣設(shè)計評估板在放置和拿取的時候更合理，也方便了很多。

圖1

評估板DER-868的體積非常小，長寬尺寸只有75mmX35mm。如圖2所示，其功能分區(qū)大體如下。

圖2

圖3

主要性能參數(shù)

表1

電路圖分析

圖4

從電氣原理圖（圖4）中可以看出，電路板主要有三部分構(gòu)成，輸入濾波整流電路，反激電源一次側(cè)電路，反激電源二次側(cè)電路。

輸入濾波整流電路中，保險絲F1隔離電路，防止組件故障，共模電感L1和L2與電容C1衰減EMI。橋式整流器BR1對交流線路電壓進行整流，并通過濾波電容器C2提供全波整流直流電流。電容C3用于減低共模EMI。電阻R1和R2與U2一起構(gòu)成放電電路，當電源與交流電源斷開時，為電容器C1放電。

反激電源一次側(cè)電路，變壓器（T1）原邊線圈一端接整流直流母線，另一端接INN3679C-H606（U1）內(nèi)開關(guān)的漏極。電阻R3和R4在低電壓和過電壓條件下提供輸入電壓保護。由二極管D1、電阻R5、R6和R7以及電容器C4形成的低成本RCD鉗位限制了在U1內(nèi)部開關(guān)關(guān)閉的瞬間U1兩端的峰值漏極電壓。鉗位電路有助于消耗變壓器存儲在T1漏感中的能量。

INN3679C-H606是自啟動的，當?shù)谝淮谓涣魃想姇r，使用一個內(nèi)部的高壓電流源為BPP引腳電容器（C6）充電。在正常運行期間，主側(cè)區(qū)域由變壓器T1上的輔助繞組供電。輔助（或偏置）繞組的輸出使用二極管D2進行整流，并使用電容器C5進行濾波。電阻R8限制了向INN3679C-H606（U1）的BPP引腳提供的電流。

齊納二極管VR1與R9和D3用于感應(yīng)輸出電壓，實現(xiàn)輸出過電壓保護。在反激式變換器中，輔助繞組的輸出跟蹤變換器的輸出電壓。當轉(zhuǎn)換器輸出電壓過高時，輔助繞組電壓升高，導致VR1擊穿，從而導致電流流入 U1的BPP引腳。如果流入BPP引腳的電流高于ISD閾值，控制器將鎖定關(guān)閉并防止輸出電壓進一步增加。

反激電源二次側(cè)電路，變壓器的副邊由MOSFET Q1整流，由電容器C8和C9濾波。通過RCD緩沖器R11、C7和D4，在瞬變期間對高頻振鈴進行衰減，否則會產(chǎn)生輻射EMI。二極管D4用于降低電阻R11的功耗。

InnoSwitch3-EP IC的二次側(cè)提供輸出電壓、輸出電流的監(jiān)測，并向同步整流的MOSFET（Q1）提供驅(qū)動信號。Q1的柵極由 U1內(nèi)部的二次側(cè)控制器驅(qū)動打開。電阻R12可以將感知到的同步整流管兩端的壓降饋入IC的FWD引腳。

輸出電流通過監(jiān)測IS和GND引腳之間的電阻R14之間的電壓降來感知，其閾值約為35 mV，以減少損耗。C12可從外部噪聲中對IS引腳進行過濾。當檢測電阻兩端壓降低于CC閾值時，該設(shè)備在恒壓模式下運行。在恒壓模式運行期間，通過分壓器電阻R15和R16傳感輸出電壓來實現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)。R16上的電壓以一個內(nèi)部參考電壓閾值輸入FB引腳。調(diào)節(jié)輸出電壓，以便在FB引腳上達到1.265 V的電壓。電容器C13對FB引腳處的信號提供噪聲濾波。

電容器C15和C16用于降低高頻輸出電壓紋波。

評估板相關(guān)資料

PI官網(wǎng)上有DER-868的資料，包括設(shè)計報告和電路板的gerber文件。

圖5

核心器件

核心器件INN3679C-H606屬于InnoSwitch系列IC，其將初級、次級和反饋電路同時集成到一個表面貼裝IC中,主體為初級MOSFET、初級側(cè)控制器、用于同步整流的次級側(cè)控制器。其中，初級MOSFET采用PowiGaN開關(guān)替代傳統(tǒng)硅晶體管，從而降低開關(guān)損耗。和硅器件相比，PowiGaN產(chǎn)品可實現(xiàn)體積更小，重量更輕，效率更高的電源產(chǎn)品。此外，初級側(cè)控制器和次級側(cè)控制器之間通信采用了創(chuàng)新性的FluxLink技術(shù)，無需使用任何光耦元件即可在安規(guī)隔離帶之間進行反饋控制。

INN3679C-H606的參數(shù)如下表：

表2

芯片相關(guān)資料

PI官網(wǎng)上有芯片的數(shù)據(jù)手冊、應(yīng)用指南、技術(shù)介紹等的資料，通過學習這些資料可以更全面的了解芯片功能和性能，助力研發(fā)工作。

圖6

上電實驗

上電實驗用到的設(shè)備如圖7所示：

DER-868評估板
電子負載
示波器
電力監(jiān)測儀
230V交流電插排

圖7

實驗分為兩部分，一部分測評估板效率，一部分測評估板紋波。

評估板的端子為測試用針，在實驗之前先對測試針接線，并用絕緣膠帶固定。

效率實驗，將DER-868的輸入端子通過電力監(jiān)測儀與電源插排進行連接，輸出端子與電子負載進行連接。電子負載用來測輸出功率值，因為沒有交流數(shù)字電源，用電力監(jiān)測儀代替測輸入功率值，步驟如下：

1.??? 打開電子負載，按照評估板額定功率的10%、25%、50%、75%、100%的順序加載，最終將DER-868輸出功率提高至60W。并記錄輸入功率值、輸出功率值。

2.??? 利用記錄數(shù)據(jù)計算DER-868在不同負載下的效率值。

經(jīng)過整理計算得到表3。可以通過表3了解該評估版的效率和性能。

表3

紋波實驗，將示波器探頭接入DER-868輸出端子，依然按照評估板額定功率的10%、25%、50%、75%、100%的順序調(diào)整電子負載，并觀察電壓紋波。

評估板紋波圖如下：

10%負載

圖8

25%負載

圖9

50%負載

圖10

75%負載

圖11

100%負載

圖12

從波形上看，DER-868紋波性能還是非常優(yōu)異的。

小結(jié)

通過開箱觀察和資料學習，我們了解了DER-868的主要參數(shù)、工作原理、板面布局，以及核心器件的參數(shù)。通過上電實驗，我們了解了DER-868的效率、紋波等電氣特性。

綜合以上對評估板DER-868的測評，可以推出核心器件INN3679C-H606具有優(yōu)異的性能?？梢院喕蛻舻?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E7%94%B5%E6%BA%90%E8%AE%BE%E8%AE%A1/">電源設(shè)計，在保證性能的基礎(chǔ)上加快客戶的開發(fā)進程。