氮化鎵憑借著在電力電子、射頻電子、顯示照明和嚴(yán)酷環(huán)境中的出色表現(xiàn)，受到各大廠商的青睞，并且由于智能手機(jī)的氮化鎵快速充電器的普及，氮化鎵也在消費(fèi)者心中貼上了高能效、小體積的標(biāo)簽。11月15日，Power Integrations（以下簡(jiǎn)稱PI）在德國(guó)慕尼黑電子展（Electronica）期間發(fā)布InnoSwitch系列第四代升級(jí)版產(chǎn)品InnoSwitch4-Pro，標(biāo)志著PI進(jìn)一步挖掘氮化鎵潛力，深耕消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)，賦能美好生活的決心。

作為領(lǐng)先的USB PD設(shè)計(jì)及應(yīng)用的革新者，PI在2015年就推出了InnoSwitch系列第一代氮化鎵高集成度開關(guān)芯片，2017年推出InnoSwitch3系列恒壓/恒流離線反激式開關(guān)電源芯片，2019年推出InnoSwitch系列第三代升級(jí)版InnoSwitch3-Pro，2021年與2022年推出以有源鉗位反激拓?fù)浞绞焦ぷ鞯腎nnoSwitch4-CZ芯片和最高集成度的InnoSwitch3-PD芯片，今年推出的是第四代產(chǎn)品InnoSwitch4-Pro。InnoSwitch4-Pro是一款使用有源鉗位的數(shù)字可編程反激式氮化鎵開關(guān)芯片產(chǎn)品系列，它集合了InnoSwitch4有源鉗位的工作方式與I2C接口靈活的可編程特性。

UFCS是中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布的新標(biāo)準(zhǔn)，也是中國(guó)推廣通用充電標(biāo)準(zhǔn)的一部分。該協(xié)議協(xié)調(diào)考慮現(xiàn)存的中國(guó)專有的一些快充標(biāo)準(zhǔn)，使用D+和D-線進(jìn)行通訊。輸出可設(shè)定，并且連續(xù)可調(diào)。功率范圍從45至65W (將來(lái)擴(kuò)展至200W)，有5V、10V、20V和30V四種可編程輸出電壓，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定電流≤4A，電纜需有電子標(biāo)識(shí)。

PI InnoSwitch4-Pro系列可數(shù)字控制的離線恒壓/恒流零電壓開關(guān)(ZVS)反激式IC，具有廣泛適用性，支持包括UFCS、USB-PD、PPS在內(nèi)的任何通訊協(xié)議和其它各種客戶定制化協(xié)議，兼容CC1和CC2、D+ & D-命令輸入，電源狀態(tài)報(bào)告功能，保護(hù)特性可編程設(shè)定。同時(shí)通過不受外部協(xié)議影響的接口(I2C)對(duì)電源的各種特性進(jìn)行控制，簡(jiǎn)單的接口加上高頻有源鉗位工作意味著可實(shí)現(xiàn)極小尺寸的設(shè)計(jì)。

PI InnoSwitch4-Pro體積小巧的原因是InnoSwitch家族IC將初級(jí)、次級(jí)和反饋電路同時(shí)集成到一個(gè)表面貼裝離線式反激開關(guān)IC中，所有InnoSwitch IC都集成了初級(jí)功率開關(guān)、初級(jí)側(cè)控制器、具備同步整流驅(qū)動(dòng)的次級(jí)側(cè)控制器以及可省去光耦器的創(chuàng)新性的FluxLink技術(shù)。這讓電源芯片的封裝得以實(shí)現(xiàn)高度集成，有利于降低充電器設(shè)計(jì)的體積。InnoSwitch4技術(shù)增加了零電壓開關(guān)特性，更高的開關(guān)頻率，卻不會(huì)帶來(lái)效率的降低，包含線電壓檢測(cè)及給外部微處理器供電的情況下，空載功耗可達(dá)到30mW以下；采用穩(wěn)定耐用的750V PowiGaN氮化鎵初級(jí)開關(guān)，穩(wěn)態(tài)開關(guān)頻率高達(dá)140kHz，輸出可達(dá)220W，適合應(yīng)用于平面變壓器。

憑借其特色的低空載功耗、低待機(jī)功耗，PI已經(jīng)成為全球領(lǐng)先的氮化鎵功率IC設(shè)計(jì)及供應(yīng)商，也是第三代半導(dǎo)體新興技術(shù)的領(lǐng)軍者之一，PI資深技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)理Jason Yan介紹，“這次發(fā)布的InnoSwitch4-Pro產(chǎn)品的初級(jí)側(cè)都集成了氮化鎵的開關(guān)，可減少用于手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦和多端口配件市場(chǎng)的超緊湊適配器應(yīng)用所需的元件數(shù)量和PCB板面積?！?

除此之外，InnoSwitch4-Pro還更新了新特點(diǎn)及指令集，集成了新的故障保護(hù)特點(diǎn)及增強(qiáng)特性，如輸入/輸出過壓/欠壓(OV/UV)保護(hù)特性，ISSC/CCSC特性，VBUS開關(guān)短路故障保護(hù)特性，代碼更加簡(jiǎn)化、響應(yīng)更快捷、有更多可選項(xiàng)；可選ZVS或QR的開關(guān)特性。搭配ClampZero IC可提供最佳的效率表現(xiàn)，且可使用更小的磁性元件。而當(dāng)與HiperPFS-5搭配構(gòu)成兩級(jí)變換時(shí)效率仍然可達(dá)95%。準(zhǔn)諧振開關(guān)(無(wú)ClampZero搭配的情況下)工作時(shí)，開關(guān)頻率增加，利于使用更小的磁性元件；可選的僅DCM的工作方式可在負(fù)載跳變期間降低SR FET的電壓應(yīng)力，從而優(yōu)化SR FET的成本。

PI產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理Aditya Kulkarni表示：“InnoSwitch4-Pro IC可與Power Integrations的ClampZero系列有源鉗位IC無(wú)縫銜接，在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)和非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)下實(shí)現(xiàn)ZVS。ZVS與我們的PowiGaN技術(shù)相結(jié)合，幾乎消除了開關(guān)損耗。其超過95%的效率，使設(shè)計(jì)人員能夠省去熱管理通常需要的散熱片、導(dǎo)熱片和灌封材料?！?

在談及InnoSwitch4-Pro的封裝時(shí)，Jason Yan指出，InnoSwitch4-Pro的InSOP-28D封裝(MSL 3)的加寬的爬電間距和空間間距>11 mm，易于滿足國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)要求，也可滿足中國(guó)5000m海拔地區(qū)的間距要求。

在設(shè)計(jì)支持工具方面，InnoSwitch4-Pro擁有完整的支持工具，包括PI Expert套件、RDK-942, DER-960參考設(shè)計(jì)。使用InnoSwitch4-Pro + ClampZero IC的65W輸出USB PD 3.0 + PPS設(shè)計(jì)的RDK-942參考設(shè)計(jì)套件，通用輸入范圍為90 - 265VAC，230VAC輸入下空載功耗<25mW。115VAC輸入時(shí)，平均效率為92.3%；230VAC輸入時(shí)，平均效率為93.4%。使用HiperPFS-5 InnoSwitch4-Pro + ClampZero IC的100W輸出USB PD 3.0 + PPS設(shè)計(jì)的DER-960參考設(shè)計(jì)套件，通用輸入范圍同樣為90 - 265VAC，230VAC輸入下空載功耗<50mW。115VAC輸入時(shí)，平均效率為>92%；230VAC輸入時(shí)，平均效率為>93%。使用InnoSwitch4-Pro+ClampZero IC+MinE-CAP器件的全氮化鎵搭配組合可以進(jìn)一步降低適配器的尺寸。MinE-CAP IC同樣基于PowiGaN技術(shù)，可將輸入電容的尺寸減小約40%。

PI RDK-942參考設(shè)計(jì)

PI DER-960參考設(shè)計(jì)