基於 PI InnoSwitch4-CZ INN4077C-H182, ClampZero CPZ1076M and HiperPFS-5 PFS5177F應用於USB PD Power Adapter之 EVB介紹

關鍵字 :InnoSwitch4-CZ ClampZero HiperPFS-5 inn4077c cpz1076m pfs5177f emi pfc

一. 前言

目前歐洲議會決議將從2024年底開始，於歐盟販售的手機、平板電腦等中小型電子產品都將採用USB Type-C規格，Type-C將成為市場資料傳輸、充電的主流，隨著USB協會在PD協議上加入新的規格，且發表PD 3.1規範 (USB Power Delivery Specification Revision 3.1, Version 1.0)，新的規範中加入EPR (Extend Power Range)功能，將原先PD 3.0供電功率100W (20V 5A)，增加到240W (28/36/48V 5A)。

因為PD3.1的到來Power Integrations推出的InnoSwitch4-CZ與ClampZero IC，來符合以及滿足未來市場上大功率的USB PD Adapter，InnoSwitch4-CZ 與ClampZero採用的是ACF架構的Flyback Converter，跟傳統的Flyback相比效率更高，溫度問題也可以大幅改善，使得輸出功率可以向上再做提升。

Power Integrations也推出新一代的PFC IC HiperPFS-5，不僅內建750V GaN，並且包含X-CAP discharger的function，讓使用者在設計的零件數大幅縮減，並且相當適合應用在PD 3.1 的PD Adapter，因為使用者最介意的還是Power的體積，對於PI產品能夠使零件數大幅減少，對使用者來說是一大福音。

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使用了三顆Power Integrations創新的IC，InnoSwitch4-CZ INN4077C、ClampZero CPZ1076M 和 HiperPFS-5 PFS5177F，並且達到：

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 輸出
空載損耗<75mW
整合了多種保護(output overvoltage、output overcurrent、thermal protection)

電源板:

線路:

Layout:

效率:

三. 產品特色

InnoSwitch4-CZ:

搭配 ClampZero可達到 ZVS切換的功能
切換頻率最高可達 155 kHz，可以變壓器尺寸減小
內含 750 V PowiGaN開關，可提升效率
集成 FluxLink、HIPOT 隔離、反饋鏈路

HiperPFS-5:

內含 750 V PowiGaN開關，可提升效率
採用 Quasi‐resonant DCM控制方式，可減小電感體積
具備 X-CAP discharger的function

四. Q&A問答集錦

Q1: FluxLink會被磁鐵影響嗎
A1: PI的IC有通過抗雜訊的測試跟認證，但如果刻意使用強力磁鐵還是有可能會被干擾

Q2: EMI有建議要怎麼解嗎
A2: 要先分析發生EMI問題的頻段，再下對策，PI的IC有內建Jitter，可以幫助客戶EMI的問題

Q3: HiperPFS-5最大可以設計到幾瓦呢
A3: HiperPFS-5目前最大輸出瓦特數可達240W

Q4: HiperPFS-5 InSOP-T28F的包裝可以用在單面板嗎
A4: 沒辦法，HiperPFS-5是可以不用外加散熱片就可解決溫度問題的設計，讓使用者使用空間縮小，所以IC需要靠PCB去散熱，因此需要透過雙面板底補鋪銅幫助IC散熱

Q5: InnoSwitch4-CZ包含一二次側，不會有安規絕緣距離的問題嗎
A5: IC本身一二次側距離有10.8mm的，是可符合安規距離，IC也有認證確保絕緣品質是沒問題