94 Prozent Wirkungsgrad
InnoSwitch3 Offline-Sperrwandler 25 % weniger Leistungsverluste
Mit der InnoSwitch3-Serie verringert Power Integrations die Leistungs-verluste gegenüber den Offline-Sperrwandlern der InnoSwitch-IC-Familie um weitere 25 Prozent und ermöglicht so Flyback-Topologien mit Wirkungsgraden von bis zu 94 Prozent und Ausgangsleistungen bis 65 W.
Geht nicht gibt´s nicht!“ Dieser Devise scheinen die Entwickler bei Power Integrations zu folgen. Mit dem Inno-Switch3 haben sie einen Offline-Sperrwandler-IC entwickelt, der eine Effizienz von über 94 Prozent bietet. Anwender, die bisher der Meinung waren, Flyback-Topologien seien nicht mit Wirkungsgraden von über 92 Prozent realisierbar, werden damit eines Besseren belehrt.
Gegenüber dem Vorgängermodell reduziert sich durch den Einsatz der InnoSwitch3-ICs der Leistungsverlust noch einmal um 25 Prozent. Nimmt man konventionelle Sperrwandler mit 87 Prozent Wirkungsgrad als Referenz, reduziert der InnoSwitch3 den Leistungsverlust von 5,85 auf 2,7 W. Gleichzeitig halbiert sich die benötigte Oberfläche, um diese Energie abzugeben, und die Abmessungen damit realisierbarer Produkte können um zwei Drittel schrumpfen. Der Effekt ist, wie Andy Smith, Director of Training bei Power Integrations, versichert, »über den gesamten Netzspannungs- und Lastbereich hinweg unverändert«.
Herzstück auch dieses IC ist die von Power Integrations erstmals auf der electronica 2014 vorgestellte FluxLink-Technologie. Sie ermöglicht es, eine schnelle und hochgenaue sekundärseitige Regelung ebenso einfach zu implementieren wie eine primärseitige Regelung. Sie erfordert auch nicht mehr Bauteile als eine primärseitige Regelung. Auf diese Weise lassen sich energieeffiziente Synchrongleichrichter-Technologien einsetzen und sehr hohe Wirkungsgrade für den gesamten Lastbereich bis hin zur Volllast erzielen.
Der Legende nach ist die FluxLink-Technologie Ergebnis einer Brainstorming-Woche, zu der Power-Integrations-CEO Balu Balakrishnan seine Top-Entwickler vor einigen Jahren vergatterte. Unter dem anregenden Einfluss diverser Margaritas gebar die Gruppe die Idee, einen Chip zu entwickeln, der die Vorteile der Synchrongleichrichtung mit der sekundärseitigen Steuerung und Kommunikationsverbindung in einem einzigen Chip vereint. Wichtig dabei auch: FluxLink-Produkte sollten ohne Optokoppler auskommen, nach Elektrolyt-Kondensatoren die zweite große Schwachstelle klassischer Stromversorgungs-Designs.
»Inzwischen verkaufen wir pro Monat einige 10 Millionen Stück dieser Produkte«, berichtet Peter Rogerson, Senior Director Worldwide MarCom bei Power Integrations, »und stoßen mit dem neuen Produkt nun in Leistungsbereiche bis 65 W vor«. Damit eignen sich die Offline-Sperrwandler-ICs in idealer Weise für Designs, die noch keine PFC benötigen. Der hohe Wirkungsgrad ermöglicht, entweder das Produkt von seinen Abmessungen her deutlich zu verkleinern oder auf den bisher verwendeten Kühlkörper zu verzichten und damit Platz in der Endapplikation zu sparen.
Die Sicherheit der InnoSwitch3-ICs hinsichtlich der Kommunikation über die Isolationsbarriere hinweg ist nach CCC, UL und VDE zertifiziert. Untergebracht in einem InSOP-Gehäuse, bieten sie dem Anwender eine flache, thermisch effiziente Lösung. Eine vergrößerte Luft- und Kriechstrecke (11,5 mm) zwischen Primär- und Sekundärseite gewährleistet hohe Zuverlässigkeit sowie Stoßspannungs- und ESD-Festigkeit.
Zu den integrierten Schutzfunktionen, die bei Wettbewerbsprodukten häufig nicht integriert sind, zählen unter anderem Eingangsüber- und -unterspannungsschutz sowie Schutzfeatures gegen Ausgangsüberspannung, -überleistung, -überstrom und Übertemperatur. Außerdem ist der Ausgangsgleichrichter gegen Kurzschluss geschützt.
Lieferbar sind die Offline-Sperrwandler-ICs in zwei Versionen, die auf die Anforderungen unterschiedlicher Zielanwendungen zugeschnitten sind: „Latching“ (nach Ansprechen einer Schutzfunktion verbleibt der IC im abgeschalteten Zustand) oder „Auto-Recovery“ (automatischer Neustartversuch). Alle InnoSwitch3-ICs enthalten Hochspannungs-MOSFETs (650 V Sperrspanung für die Serien CP und CE sowie 725 V für die Serie EP).
Um den IC für verschiedene Anwendungen optimieren zu können, umfasst die InnoSwitch3-IC-Familie wie eben erwähnt drei Serien: CE, CP und EP. In Summe werden dadurch nach Einschätzung von Power Integrations die häufigsten Applikationsanforderungen abgedeckt; wie Smith betont, sind aber auch kundenspezifische Varianten möglich.
CE steht für Current External und bietet präzise CC/CV-Regelung mit externer Stromerfassung für eine optimale Gestaltungsfreiheit beim Design. Konzipiert ist diese Version für kompakte Ladegeräte mit fester Ladespannung, Netzadapter sowie IoT-Anwendungen und den Einsatz in der Gebäudeautomatisierung. CP steht für Constant Power und empfiehlt sich für USB-PD-Geräte, Schnelllader und andere Anwendungen, die eine dynamische Ausgangsspannung erfordern. EP schließlich steht für Embedded Power. Sie bietet die höchste MOSFET-Spannung dieser Produktfamilie, ist sowohl netzt- als auch lastseitig vollständig geschützt, bietet eine sehr gute Cross-Regelung bei mehreren Ausgängen und empfiehlt sich damit für industrielle Anwendungen und Hausgeräte.
Bei der Abnahme von 1000 ICs liegen die Nettostückpreise für die neuen Bausteine bei 1,11 US-Dollar (CE) bzw. 1,15 US-Dollar. InnoSwitch3-EP-ICs sind erst ab November 2017 lieferbar und kosten dann Netto 1,18 US-Dollar pro Stück bei einer Abnahme von 10.000 ICs.
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
