（文/程文智）自2015年開始，PI陸續推出了一系列的PD產品，比如2015年推出了第一代InnoSwitch產品和FluxLink磁感耦合技術，會把初級側和次級側的信號通過芯片內部集成的兩個線圈，用磁感耦合的方式進行耦合；2017年推出了第三代InnoSwitch-3，降低了音頻噪聲，可應對更高輸出功率充電器的需求；2018年推出了氮化鎵的產品，當時是在功率比較大的應用場景中使用了氮化鎵，功率比較小的時候仍然使用的是硅器件；2019年推出了InnoSwitch-3 Pro，引入了I2C接口，外部的MCU可以通過I2C與功率器件進行通信，實現智能溝通；為了進一步縮小體積，PI在2020年推出了MiniE-CAP，其主要作用是將前面的輸入大電解電容替換成兩個并聯的低壓電容，這樣就能縮小電解電容的體積，電容尺寸大概能縮小40%，好處是提升電源的功率密度。



2021年推出了InnoSwitch-4、ClampZero、InnoSwitch3-PD，其中InnoSwitch3-PD將MCU都集成在了芯片內部，可以說是一個單芯片的解決方案，因為把通信協議都集成進了芯片內部，所以對中小型沒有軟件研發能力的客戶來說就非常友好。InnoSwitch-4和ClampZero主要是用來做有源鉗位，工作頻率可以做得更高，溫升做得更低。

近期，PI又推出了一款新的產品InnoSwitch4-Pro，該芯片集成了InnoSwitch-4有源鉗位的優點，以及I2C接口的靈活性，同時具備了InnoSwitch3-Pro的廣泛適用性和InnoSwitch-4的高效率。

InnoSwitch4-Pro的特性
據PI介紹，InnoSwitch4-Pro系列可數字控制的離線恒壓/恒流零電壓開關(ZVS)反激式IC，可大幅縮減電源適配器的尺寸。這些高度集成的器件采用穩定耐用的PowiGaN氮化鎵初級開關，穩態開關頻率高達140kHz，可減少用于手機、筆記本電腦、平板電腦和多端口配件市場的超緊湊適配器應用所需的元件數量和PCB板面積。


PI資深技術培訓經理閻金光特別介紹了InnoSwitch4-Pro集成I2C接口后帶來的好處，由于具備了I2C接口，工程師能夠方便進行數字編程控制的高效功率變換。比如說，通過不受外部協議影響的接口對電源的各種特性進行控制；通過I2C與外部MCU相連則可以支持USB-PD、PPS、UFCS，以及其他各種客戶定制化的快充協議，而不受協議限制。

正是由于I2C接口的引入，讓InnoSwitch4-Pro增加了更多新的特點，比如增強的報告功能和更多的保護特性；同時讓代碼更加簡化、響應更加快捷、可選項也變得更多。



據閻金光介紹，InnoSwitch4-Pro IC能夠提供高達220W的功率，并且采用超薄的InSOP-28封裝，內部同時集成了750V PowiGaN初級開關、控制器、用于次級側控制的FluxLink加強絕緣反饋鏈路、I2C接口、有源鉗位驅動和同步整流功能。

由于InnoSwitch4-CZ技術增加了零電壓開關(ZVS)特性，因此InnoSwitch4-Pro也具有零電壓開關特性，從而使得該IC的工作開關頻率更高，卻不會帶來效率的降低。

值得一提的是，InnoSwitch4-Pro具有ZVS或準諧振（QR）的開關特性可選，如果搭配ClampZero IC使用則可以提供最佳的效率表現和使用更小的磁性元件，更高的開關頻率（最高可達140kHz開關頻率）適合于使用平面變壓器，平面變壓器的一致性更好，這樣生產出來的產品一致性也將更好。

InnoSwitch4-Pro可數字控制的反激式IC與ClampZero和MinE-CAP配套器件搭配使用，可滿足OEM原裝、非原裝USB PD和通用快充技術規范(UFCS)適配器市場應用非常需要的超緊湊和纖薄外形的設計要求。其中，UFCS是中國通信標準化協會發布的新標準。

InnoSwitch4-ProIC可與PI的ClampZero系列有源鉗位IC無縫銜接，在連續導通模式(CCM)和非連續導通模式(DCM)下實現ZVS。ZVS與PI的PowiGaN技術相結合，幾乎消除了開關損耗。其超過95%的效率，使設計人員能夠省去熱管理通常需要的散熱片、導熱片和灌封材料。


而如果在使用InnoSwitch4-Pro和ClampZero IC之外，再使用MinE-CAP器件，則可以進一步減小適配器的尺寸。MinE-CAP IC同樣基于PowiGaN技術，可將輸入電容的尺寸減小約40%。

InnoSwitch4-Pro IC采用獨特的控制方法，在DCM和CCM中都能實現ZVS。與ClampZero IC搭配使用時，該控制方法可支持更高的操作頻率，而不會造成效率的下降。InnoSwitch4-Pro產品單獨使用時，在DCM和CCM模式下還同時支持準諧振的開關工作。可選擇僅采用DCM模式工作以降低SR FET電壓應力。新IC還具有優化的命令集以降低I2C數據擁堵的可能性。



此外，InnoSwitch4-Pro反激式開關IC可提供優異的恒壓/恒流精度，不受外圍元件的影響，并且在提供輸入電壓檢測等安全及保護功能的情況下，其空載功耗小于30mW。該器件具有完善的保護功能，可提供用于輸出過壓和欠壓保護的自動重啟動或鎖存故障響應方式，以及提供多個輸出欠壓故障閾值、鎖存或遲滯初級過溫保護以及輸出母線開關短路保護。



結語
總的來說，InnoSwitch4-Pro可幫助客戶采用更低的元件數量設計其電源產品，并且設計簡單，而通過I2C總線和低成本的MCU進行性能設定，能夠對快充應用實現精準的V/I控制，實現全面的故障保護和遙測報告功能。而且PI還會提供完整的設計支持工具PI Expert套件，而為了方便工程師評估InnoSwitch4-Pro IC，PI同時推出了兩款參考設計DER-960 (100W)和RDK-942 (65W)。