充電器設(shè)計新思路：如何減少電解電容體積？這個器件很關(guān)鍵！
出品?21ic中國電子網(wǎng) 王麗英
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時下，智能手機的功能和性能越來越強大，對電源也提出了更高的要求，電池容量越來越大、充電速度也越來越快，這就需要更高功率的充電器，市場上智能手機的充電電源功率從十幾瓦、幾十瓦不斷提升，甚至達到上百瓦。在對更高功率、更快充電速度要求的同時，消費者還需要體積更小的電源。
如何在保證性能的同時，設(shè)計出體積更小的充電器?
工程師們面臨著多方面的挑戰(zhàn)：
一是縮小體積后帶來的溫升問題，二是增加開關(guān)頻率縮小變壓器體積所帶來的EMI問題，不利于產(chǎn)品的最終量產(chǎn)，三是電源的功率與電容的容值相關(guān)，而電解電容的大體積不利于制造更小的充電器。
為此，Power Integrations公司（以下簡稱PI公司）推出了一款可以應(yīng)對以上問題的MinE-CAP IC，從名字上來看，意思就是最小化電解電容的IC。MinE-CAP IC采用了PI公司獨有的巧妙設(shè)計，將離線電源所需的高壓大容量電解電容器的尺寸減半，使得適配器的尺寸最多縮小40%。
MinE-CAP IC允許設(shè)計人員在很大一部分儲能中主要使用低電壓額定電容，這樣可以使這些元件的體積隨電壓線性縮小。從上圖中可以看出，使用兩顆160V低耐壓的電解電容取代部分400V高耐壓的大電解電容，體積得到了明顯縮減，同時電容容量由原來的100微法提升到116微法。
之所以能做到這一點，得益于其中的奇妙設(shè)計：MinE-CAP器件可利用PowiGaN?氮化鎵晶體管的小尺寸和低RDSon，根據(jù)交流輸入電壓條件，主動、自動連接和斷開大容量電容網(wǎng)絡(luò)的各個部分。使用MinE-CAP的設(shè)計人員可選用交流高輸入電壓所需的最小高額定電壓大容量電容，并將大部分儲能分配給低壓電容，這些電容由MinE-CAP提供保護，直到在交流低輸入電壓下需要時為止。這種方法可大幅縮小輸入大容量電容的尺寸，而不會影響輸出紋波、工作效率或無需重新設(shè)計變壓器。
相比傳統(tǒng)的增加開關(guān)頻率降低體積的做法，創(chuàng)新的MinE-CAP IC不僅可以大幅縮小電源的整體尺寸，同時還能減少元件數(shù)，降低EMI，并且避免與高頻設(shè)計相關(guān)的變壓器/箝位損耗增加的挑戰(zhàn)。同時，MinE-CAP IC的創(chuàng)新設(shè)計還可以去掉啟機期間用于浪涌電流限制的NTC。除了智能手機充電器，它還適用家電、電動工具、照明和汽車的市場。對于一些需要超寬輸入電壓范圍電源的應(yīng)用市場，MinE-CAP IC也非常適用，例如：不穩(wěn)定的電網(wǎng)電壓地區(qū)的應(yīng)用等。
MinE-CAP采用微型MinSOP-16A封裝，可與Power Integrations的InnoSwitch?系列電源IC無縫配合，所需外部元件極少。
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