PI InnoMux－2惊艳亮相：引领多路输出电源领域新时代
PI公司的InnoMux™-2单级独立稳压，多路输出离线式电源IC方案，近期引起了广泛关注。原因是该方案目前为业界独创，这也标志着多路输出电源领域迎来了更多新的机会。多路输出电源在我们日常生活中无处不在，几乎每种电气设备均需要多种直流电压供电才能工作。以智能冰箱应用为例，其制冷系统需要25V电压供电，MCU的供电电压为5V，背光电路需要30V的恒流（CC）控制。然而，传统多路输出因其仅对主输出做反馈，却无法稳定辅助输出的精度，这为电源设计带来很大的局限性。而InnoMux™-2的推出为解决传统多路输出电源的局限性提供了一种创新的解决方案。
多路输出电源局限性
传统的解决方案是采用单路反激电源结合多个降压/升压变换器来实现。经过二次变换后，可提高精度，但这是以牺牲电源的系统效率作为代价的。而如果不采用二次变换，则多路输出的单级反激方案仅对主输出进行稳压调节，而未经稳压的辅助输出则会随着负载变化、输入电压变化、产线误差、温度变化等因素发生漂移，导致难以保证每一路的输出精度，有时辅助输出电压甚至会飘高20%以上。
多路输出电源电路结构
为了保持辅助输出的稳定性，尤其在轻载或空载的工作条件下，辅助输出端会引入假负载，以压低输出电压，但这样做会导致空载功耗的恶化。事实上，当前的多路输出解决方案在效率、空载功耗和输出精度这三个方面很难做到同时满足，设计者需要在三个性能做出权衡，就像一张三条腿的凳子，缺一不可。这为工程师带来了巨大的挑战。
深耕于高压集成电路高能效功率变换领域的知名公司Power Integrations（PI）曾在其现有的多路输出单级方案当中通过加权反馈的方式来提高稳压精度。所谓的“加权反馈”，即对主输出和辅助输出均加上反馈电阻，但是它们所占的反馈权重比不一样。可以理解为，这种方式是以牺牲主输出的精度来提升辅助输出的稳压精度。尽管如此，这种方法也很难保证在10%负载以下电压处于稳压范围之内。
多路输出电源方案搭配
InnoMux™-2单级独立稳压多路输出
为应对以上种种挑战，PI近期推出其InnoMux™-2单级独立稳压的多路输出离线式电源IC，PI资深技术培训经理阎金光为大家做了详细的分享。
PI资深技术培训经理 阎金光 先生
据介绍InnoMux™-2 IC将AC-DC和后级DC-DC变换级整合到单个芯片中，提供多达三个独立稳压输出，可配置多个恒压（CV）和恒流（CC）输出 ，适用于15–100W的输出功率需求，每个输出均独立稳压调整。适合于白色家电、工业系统、显示器以及其他需要多组供电电压的应用场景。相较于传统的两级架构，InnoMux™-2无需使用单独的DC-DC变换级，可减少元件数目约至50%，减小PCB占板尺寸。无需输出电压泄放电路（辅助输出经常用到的“假负载”），待机功耗可改善20%，实现高达10%的端到端系统效率提升。每个输出均可独立反馈以控制初级功率开关的操作，整个输入电压及负载范围输出可以维持在±1%的输出精度。
此外，新IC还采用750V PowiGaN氮化镓开关管、零电压开关（无需有源钳位）和同步整流技术，这些都有助于效率的进一步提高。
每路设有选通开关 实现能量按需分配提高效率
阎经理强调了InnoMux™-2无需后级稳压器的优点。相对于传统的多输出+后级稳压器方案，InnoMux™-2在每一路输出中引入了选通开关，充分发挥每一路的反馈功能，实现按需分配能量，避免了二级变换带来的效率降低的问题。具体的工作过程是，当某路输出电压降低时，次级侧控制器经FluxLink™发送一个脉冲请求信号，促使初级侧执行开关操作以提供更多能量，而该次开关传送至次级的能量，会经过该路选通开关的导通到达该路负载端，从而维持其输出的稳定，也就是将能量按需分配给所需的输出端。虽然该方案增加了选通开关MOSFET，会带来了少量的导通损耗的增加，相当于传统二次变换的98%的效率，但还是比二级DC-DC变换高出很多，从而最终可实现90%的系统效率。
更高效的功率变换对于实现低碳未来至关重要。根据国际能源机构IEA的调查，2000年到2050年的碳减排目标为10亿吨CO2，其中能效改善对碳减排的贡献可达37%，可再生能源可贡献32%，核能可贡献3%，其他为28%。可以看出，有1/3的碳减排目标是通过提高能效来实现的。因而InnoMux-2这种大幅提高效率的解决方案可大大加速碳减排目标的实现。
InnoMux™-2 能量按需分配原理图
InnoMux™-2 方案效率与其他对比
无需泄放电阻 降低待机功耗
在应对能源之星®和欧盟标识指令对设备功耗的限制时，InnoMux™-2方案突显了降低待机功耗的重要性。随着电子设备在工作和待机状态下的系统功耗限制变得更加严格，生态设计指令2024/826将待机功耗从500mW下降至300mW，相当于每年可节省7300万加仑的汽油。因此，对设备而言，具备更高的待机效率和更低的空载功耗是至关重要的。InnoMux™-2方案能够满足这些紧迫需求。
阎经理解释，日常电子设备除了在工作状态下消耗功耗外，待机状态下产生的功耗也不可忽视。传统设计通常为了获得更好的精度而添加假负载，尽管这些假负载并未执行实质性工作，但实际上却提高了空载功耗。而InnoMux™-2 IC解决方案在空载且不使用泄放电路的情况下，仍能实现对输出的精确控制。以1组CV和1组CC输出的InnoMux™-2设计为例，不论在输入电压、负载条件的变化以及交叉调整率的各种工况下，12V输出电压的变化均能满足±1%的稳压精度。
无需泄放电阻 降低待机功耗
支持各种输出组合
InnoMux™-2方案支持各种输出组合，其中有一路恒压和一路恒流输出，可应用于显示器、电视、家居自动化、照明。两路恒压输出适用于小家电、工业、仪表。三路恒压输出适用工业类、电器、电信、网络。一路恒压及最多八路的恒流输出，适用于高端显示器、电器，如与两颗 IML204DG IC 配合使用时，InnoMux™-2 支持多达8串LED灯串的应用。
InnoMux™-2采用PI高效散热的InSOP™24和InSOP™28封装，通过PCB散热，无需额外的散热片。阎经理透露，InnoMux-2的首家客户已实现量产。PI还提供了PI Expert™设计软件以及多个参考设计，以便加快设计进度。
PI的持续创新和技术突破为电源领域注入了新的活力，为各类电子设备的性能提升和能效改善提供了有力支持。InnoMux™-2的推出解决了工程师左右为难的困扰，无需在效率、空载功耗和输出精度上权衡，随着该器件的投入市场，我们可以期待在未来看到更多创新性的解决方案，进一步推动电源技术的发展。
