作者：Maurizio Di Paolo Emilio，特約作家

MuxCapacitor?是 Helix Semiconductors 開發的專有電壓轉換技術。由于其高效率，MuxCapacitor 轉換 IP 允許 Helix 構建高度集成的電源 IC，可用于需要 AC/DC 或 DC/DC 電源轉換的各種應用。通過通過高壓 SOI CMOS 工藝實施這項技術，這些器件可以支持高達 400 VDC 的輸入電壓，適用于大多數需要從交流電轉換為直流電的應用。AC/DC 轉換器適用于開發帶變壓器和不帶變壓器的電源解決方案，確保兩種情況下的平均端到端效率均超過 95%。

MuxCapacitor 技術也被證明在管理無負載條件下的功耗方面特別有用。當負載吸收為零時，專有 IP 的吸收小于 5 mW，而不會對輸出電壓值產生任何影響，輸出電壓值保持在所需值。

Helix Semiconductors 開發的另一個重要器件系列涉及 DC/DC 轉換器，主要針對中間電壓轉換應用。這些轉換器的輸入電壓介于 24 VDC 和 60 VDC 之間，平均效率超過 94%，并且在沒有小于 5 mW 的負載的情況下吸收。

Helix AC/DC 電壓轉換器的典型應用如下：USB-C 兼容輸出電壓、智能插座、物聯網和 IIoT 網關、遠程傳感器以及煙霧和一氧化碳 (CO) 探測器。DC/DC 轉換器應用包括電信刀片、數據中心、云服務器和機架、PoE 設備、無線接入點、安全攝像頭、VoIP 電話、工業控制器、HVAC 以及 IoT 和 IIoT 網關。

MuxCapacitor 技術概述在過去的幾年中，電子設備和應用的激增導致對直流和交流電源管理解決方案的需求不斷增長。

為了不斷降低工業和消費類應用所需的功率吸收，有必要設計提供非常高效率的解決方案和設備，最大限度地減少損耗和功耗。此外，與現行法規相關的方面，例如那些純粹的生態方面，在為環境保護做出貢獻時不應被忽視。

在這種情況下，MuxCapacitor 技術代表了對傳統解決方案的突破。它在所有負載條件下都實現了非常高的效率，同時最大限度地減少了能源浪費。通過 MuxCap 電容轉換技術獲得的高效率還可以與另一種專有的 Helix 技術相結合：CapIso。CapIso 提供固態電容隔離，無需在 AC/DC 轉換器和隔離式 DC/DC 轉換器的設計中使用笨重且昂貴的變壓器。因此，使用 MuxCap 和 CapIso 技術可以獲得簡單、緊湊和高效的電源轉換解決方案。

以百分比表示的功率效率可通過基于 MuxCapacitor 技術的解決方案獲得，如圖1 所示。可以看出，藍色曲線對應于一個非常高的效率值，并且隨著負載的變化幾乎保持不變（同樣，負載以百分比表示）。相反，紅色曲線指的是一種基于傳統磁性技術的常見解決方案。需要注意的是，第二種解決方案僅在負載使用率超過 50% 的情況下實現了與 MuxCapacitor 解決方案相當的效率值，而對于較低的負載值，效率要低得多。

圖 1：MuxCapacitor 解決方案與傳統解決方案之間的效率比較。（圖片：Helix 半導體）

效率曲線突出了 MuxCapacitor 供電的優勢。不僅效率極高，而且在低運行負載下也沒有效率損失。Helix MuxCapacitor 芯片組包含多達三個階段，其中每個階段消耗的靜態工作電流不到 1μA。MuxCapacitor 基于開關電容電荷泵技術，效率超過 98%，適用于隔離式和非隔離式、AC/DC 和 DC/DC、降壓或升壓電源轉換解決方案。

圖 2的上側 顯示了與基于 MuxCapacitor 技術的通用降壓或升壓轉換器相關的應用圖。可以看出，只需要幾個外部飛跨電容和一個連接在輸出電壓V OUT 和地之間的電容，即可獲得緊湊且集成的單級電壓轉換器。例如，圖 2的下側 顯示了外部電容器的兩種配置（或網絡），通過它們可以分別實現 1.5 或 0.66 的電壓增益。

圖 2：升壓和降壓配置中與 MuxCapacitor 轉換器相關的應用圖。（圖片：Helix 半導體）

另一方面，圖 3 顯示了與 MuxCapacitor 和 CapIso 技術組合使用相關的典型方案。采用 MuxCap 技術構建的 IP 在芯片組的初級和次級側均實現，而采用 CapIso 技術的內部電路提供電容式屏障。這種類型的解決方案已獲得美國保險商實驗室 (UL) 在安全方面的批準，它提供了消除對隔離變壓器的需求的關鍵優勢。

圖 3：MuxCap 和 CapIso 技術的組合使用方案。（圖片：Helix 半導體）

審核編輯 黃昊宇