基于InnoSwitch3-Pro系列27W PD3.0方案简化电源开发

　　3. 采用I2C接口

　　除了以上设计优点，InnoSwitch3-Pro的方案还采用了集成的I2C接口，通过这个接口与外部微处理器进行通讯，通过软件对电源的输出电压及电流进行精确的动态阶跃控制——电压阶跃步长为10mV，电流阶跃步长为50mA——实现数字可编程的功率变换。这个带来的好处是支持USB PD3.0子集中的PPS，可以更精确的控制输出的电压档位。除了对输出特性进行外部编程控制以外，电源的各种保护特性也可进行人为个性化设定。而所有这些强大的设定功能只使用简单的外部微控制器即可实现，从而省去了复杂的针对不同协议的接口电路。整个系统具有安全、可靠且体积小的特点，且可实现远程控制和监视。

　　图7：采用I2C接口电路

　　高度集成的InnoSwitch3-Pro使应用电路更加精简

　　集成了反激式控制器、高压MOSFET、次级侧检测和同步整流驱动器，带HIPOT隔离保护的FluxLink™集成反馈链路。超高的集成度，使电路更加简化，外壳更加紧凑，图8是对比行业其它PD3.0-PPS的方案。

　　Vs

　　图8：InnoSwitch3-Pro PD3.0-PPS方案 Vs 其它PD3.0-PPS方案

　　实际应用电路对比

　　采用InnoSwitch3-CP和WT6615F USB PD控制器的27W USB PD3.0-PPS充电器，使用了82个元器件;而采用InnoSwitch3-Pro和WT6635P USB PD控制器的27W USB PD3.0 -PPS充电器,却使用了58个元器件。大大简化了电路，提高了产品的可靠性。

　　图9：实际应用电路对比

　　基于InnoSwitch3-Pro系列的27W充电器方案实现紧凑、高能效的设计

　　该设计主要采用InnoSwitch3-Pro INN3366C和Weltrend (WT6635P) USB PD控制器，能提供3.3V–11V PPS输出的27W充电器, 涵盖5V/3A、9V/3A、11V/2.45A的PD 3.0规格。超高效率的InnoSwitch3-Pro开关IC可提供电源输出电压及电流的数字化微调(10mV, 50mA)，实现对电池充电的精确控制，使这款设计符合PPS快充协议，平均能效超过90%，待机功耗低于30 mW，符合最新的能效标准。

　　图9：27W PD3.0-PPS输出标准

　　InnoSwitch3-Pro系列的INN3366C内置650V高压MOS，还包括初次级控制器。通过内置FluxLink™直接检测次级侧输出电压和电流的方式，向初级IC传递信息，能满足HIPOT(高压绝缘)要求，并实现及时快速的动态响应。多模式准谐振(QR)/CCM反激式控制器、同步整流驱动器，可在所有输入电压及负载下实现效率的优化。驱动低成本的N沟道MOSFET串联负载开关。集成了3.6V电源，用于为外部微控制器(MCU)供电。通过I2C接口实现动态调整电源电压及电流、遥测状态回读、各种功能的设定。

　　此外，该方案还集成全面的保护机制;对输入电压进行监测，以便进行精确的电压缓升/跌落保护和过压保护、可单独设定输出过压/欠压故障的响应方式、次级同步整流FET/二极管短路保护、SR FET栅极驱动开路检测、迟滞热关断保护、过流保护、短路保护、开环保护等。工程师采用该方案可轻松设计出支持PD3.0-PPS的高能效、高功率密度和高可靠度的电源适配器，用于智能手机、平板电脑和笔记本电脑等。

　　1. 主要特性描述

　　数字控制CV/CC准谐振(QR)反激式控制器、内置高压MOS、次级侧检测和同步整流驱动器

　　集成的I2C接口，支持使用更简单的USB PD控制器(10pin)

　　精准遥测和综合保护

　　伟诠优化的pin脚较少的USB PD 3.0-PPS 专用控制器WT6635P

　　采用副边反馈比原边反馈带来很多优势

　　对变压器的一致性要求不敏感

　　满足DOE6、CoC V5 2016的能效要求(大于1%的效率余量)

　　符合PPS协议的电压和电流的调整

　　输出过压和过流保护

　　<30mW的空载功耗

　　内置过温保护

　　PPS模式下电压以20 mV，电流以50mA的阶跃调整

　　图10：27W USB PD3-PPS充电器原理图

　　2. 变压器参数

　　采用简单的变压器结构，在满足DoE及温升同时，配合INN3366C的频率调制技术，能实现出色的EMI性能。

　　图11：27W USB PD3-PPS充电器变压器参数

　　3. 能效和性能测试

　　在90 Vac、115 Vac、230 Vac、264 Vac 条件下，测得该方案于5 V输出的待机功耗低于25 mW，在评估板端测得在115 Vac和230 Vac的条件下，9 V/3 A输出的平均能效超过90%。

　　图12：空载功耗及效率

　　在上述所有条件下测得的纹波和噪声都低于100 mV， 动态性能出色，散热性良好。在输出最高电压、最大负载时测得漏极最大电压532V，降额为81.8%。

　　在上述所有条件下测得的纹波和噪声都低于100 mV， 动态性能出色，散热性良好。在输出最高电压、最大负载时测得漏极最大电压532V，降额为81.8%。

　　图13：关键器件温升测试

　　图14：漏极最大电压

　　总结：

　　USB Type-C接口和USB PD协议将成为市场的主流。InnoSwitch3-Pro将助您设计出符合USB PD3.0-PPS标准的充电器。Power Integrations公司已使用Power Integrations®的可动态设定的 InnoSwitch®3-Pro 系列IC所设计的多款充电器成功通过了USB功率传输(PD) 3.0标准认证测试。