基于 PI InnoSwitch4-CZ INN4077C-H182, ClampZero CPZ1076M and HiperPFS-5 PFS5177F应用于USB PD Power Adapter之 EVB介绍

关键字 :InnoSwitch4-CZ ClampZero HiperPFS-5 inn4077c cpz1076m pfs5177f emi pfc

一. 前言

目前欧洲议会决议将从2024年底开始，于欧盟贩售的手机、平板电脑等中小型电子产品都将采用USB Type-C规格，Type-C将成为市场资料传输、充电的主流，随著USB协会在PD协议上加入新的规格，且发表PD 3.1规范 (USB Power Delivery Specification Revision 3.1, Version 1.0)，新的规范中加入EPR (Extend Power Range)功能，将原先PD 3.0供电功率100W (20V 5A)，增加到240W (28/36/48V 5A)。

因为PD3.1的到来Power Integrations推出的InnoSwitch4-CZ与ClampZero IC，来符合以及满足未来市场上大功率的USB PD Adapter，InnoSwitch4-CZ 与ClampZero采用的是ACF架构的Flyback Converter，跟传统的Flyback相比效率更高，温度问题也可以大幅改善，使得输出功率可以向上再做提升。

Power Integrations也推出新一代的PFC IC HiperPFS-5，不仅内建750V GaN，并且包含X-CAP discharger的function，让使用者在设计的零件数大幅缩减，并且相当适合应用在PD 3.1 的PD Adapter，因为使用者最介意的还是Power的体积，对于PI产品能够使零件数大幅减少，对使用者来说是一大福音。

二. 130 W USB PD 3.1 / EPR Power Supply with 5 V / 9 V / 15 V / 20 V / 28 V Output Using InnoSwitch^TM4-CZ PowiGaN^TM INN4077C-H182, ClampZero^TM CPZ1076M and HiperPFS^TM-5 PFS5177F

此EVB使用了三颗Power Integrations创新的IC，InnoSwitch4-CZ INN4077C、ClampZero CPZ1076M 和 HiperPFS-5 PFS5177F，并且达到：

高功率密度(81 x 61 x 18 mm) 130 W USB PD 3.1
5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V/5A 和 28V/4.65A 输出
空载损耗<75mW
整合了多种保护(output overvoltage、output overcurrent、thermal protection)

电源板:

线路:

Layout:

效率:

三. 产品特色

InnoSwitch4-CZ:

搭配 ClampZero可达到 ZVS切换的功能
切换频率最高可达 155 kHz，可以变压器尺寸减小
内含 750 V PowiGaN开关，可提升效率
集成 FluxLink、HIPOT 隔离、反馈链路

HiperPFS-5:

内含 750 V PowiGaN开关，可提升效率
采用 Quasi‐resonant DCM控制方式，可减小电感体积
具备 X-CAP discharger的function

四. Q&A问答集锦

Q1: FluxLink会被磁铁影响吗
A1: PI的IC有通过抗杂讯的测试跟认证，但如果刻意使用强力磁铁还是有可能会被干扰

Q2: EMI有建议要怎么解吗
A2: 要先分析发生EMI问题的频段，再下对策，PI的IC有内建Jitter，可以帮助客户EMI的问题

Q3: HiperPFS-5最大可以设计到几瓦呢
A3: HiperPFS-5目前最大输出瓦特数可达240W

Q4: HiperPFS-5 InSOP-T28F的包装可以用在单面板吗
A4: 没办法，HiperPFS-5是可以不用外加散热片就可解决温度问题的设计，让使用者使用空间缩小，所以IC需要靠PCB去散热，因此需要透过双面板底补铺铜帮助IC散热

Q5: InnoSwitch4-CZ包含一二次侧，不会有安规绝缘距离的问题吗
A5: IC本身一二次侧距离有10.8mm的，是可符合安规距离，IC也有认证确保绝缘品质是没问题

参考资料:

1.Porwe Integratinos官方网站
https://www.power.com/zh-hant/products/innoswitch/innoswitch4-cz

https://www.power.com/zh-hant/products/hiper/hiperpfs-5

2.Porwe Integratinos官方网站
https://www.power.com/zh-hant/design-support/design-examples/der-957-130-w-usb-pd-3pt1-epr-charger-powigan-innoswitch4-cz-clampzero-hiperpfs-5

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参考来源

: https://www.power.com/zh-hant/design-support/design-examples/der-957-130-w-usb-pd-3pt1-epr-charger-powigan-innoswitch4-cz-clampzero-hiperpfs-5

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