電氣設備需要多種直流電壓供電才能進行工作，可以使用反激式加多個降壓/升壓變換器實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定及恒定電流的控制。但傳統(tǒng)的多路輸出電源也面臨著不同的技術挑戰(zhàn)，例如在設計時需要權衡效率、空載功耗、輸出精度。從當前的解決方案來看，要做到這三者之間的權衡還有一定難度。 一般而言，單輸出電源只要有反饋電路就能非常穩(wěn)定地輸出，但多輸出電源有所不同。以一個三路輸出電源的電路結構為例，一般有輔助輸出、主輸出、反饋電路。由于傳統(tǒng)多路輸出反激式開關電源僅對主輸出進行穩(wěn)壓調節(jié)，主輸出經(jīng)過反饋電路可以得到穩(wěn)定的電壓，但輔助輸出不經(jīng)過反饋電路，電壓會隨輸出負載條件出現(xiàn)變化，也就是大家所熟知的交叉調整率指標。這也是多路輸出電源的難點之一：如何得到精確且穩(wěn)定的輸出是每個電源工程師不得不面對的設計挑戰(zhàn)。

多路輸出電源的電路結構

根據(jù)終端客戶需求的不同，芯片廠商給出了不同的解決方案，PI資深技術培訓經(jīng)理閻金光分享了不同方案類型帶來了效果對比。 例如采用輸出未經(jīng)調整的多路輸出反激式電源的方案，能夠實現(xiàn)高效率、較低的空載功耗，但會犧牲輸出精度。如果采用多路輸出反激+加權反饋+假負載的方案，能夠得到高效率、高輸出精度，但空載功耗較高。如果采用了單輸出的反激電源+降壓變換器穩(wěn)壓+假負載，能夠得到較好的輸出精度，但空載功耗比較高，且效率也只是中等水平。 可以看到，在不同情況下，不同的組合方式依舊難以實現(xiàn)效率、空載功耗、輸出精度三者的權衡，且不同方案對成本也會有所影響。通過加權反饋或者是添加降壓型變換器的方式雖然能改善穩(wěn)壓精度，但在峰值充電、“能量不足”的情況下也會出現(xiàn)輸出電壓忽高忽低的穩(wěn)定性問題。 在認識到多路輸出電源的技術挑戰(zhàn)之后，PI提供了新的解決方案。在2月27日，PI正式發(fā)布InnoMux-2?系列單級獨立穩(wěn)壓的多路輸出離線式電源IC。 根據(jù)介紹，InnoMux-2 IC將AC-DC和后級DC-DC變換級整合到單個芯片中，提供三個獨立穩(wěn)壓輸出，且改善了多路輸出離線式電源變換的設計，能配置多個恒壓(CV)和恒流(CC)輸出組合，且每個輸出均進行獨立的穩(wěn)壓調整。 InnoMux-2 IC相較于傳統(tǒng)的兩級架構，無需使用單獨的后級DC-DC變換級，元件數(shù)目減少約50%，可大大減小PCB板的占板尺寸。官方介紹，InnoMux-2 IC可以提供的輸出功率可達100W，并且在整個輸入電壓、負載范圍、溫度及負載電流跳變的條件下滿足優(yōu)于±3%的調整精度。另外，InnoMux-2 IC在效率和功耗上都實現(xiàn)了不同的升級。 在效率方面，InnoMux-2 IC采用一個單級的架構，750V PowiGaN?氮化鎵開關管、零電壓開關(無需有源鉗位)和同步整流技術，能夠讓系統(tǒng)效率最多提高10%。 PI舉了一個例子，在一個12V恒壓的單輸出電源中，最終的系統(tǒng)效率為92%。在一個多輸出+后級穩(wěn)壓器電源架構中，輸出5V CV、12V CV、30V CC，經(jīng)過二次變換后的系統(tǒng)效率只有80%。而InnoMux-2多路輸出的方案中引入氮化鎵開關管，通過對輸出能量加以引導，在沒有采用后級穩(wěn)壓器的情況下還能將系統(tǒng)效率提升10%，達到90%。

InnoMux-2 在系統(tǒng)效率上的表現(xiàn)(圖源：PI)

針對功耗的管理，能源之星®和歐盟標識指令對設備的功耗進一步進行了限制，歐洲用電產(chǎn)品(EuP)指令規(guī)定設備在待機狀態(tài)下的功耗需要到300mW以下。因此電源管理系統(tǒng)需要在功耗上實現(xiàn)進一步的迭代，特別是智能家電應用場景，而為了維持輸出電壓穩(wěn)定的泄放電路不執(zhí)行任何有效的工作，但在待機狀態(tài)下會消耗大量的能量。如果采用InnoMux-2 IC解決方案，則無需在輸出端采用泄放電阻，進而可將待機功耗改善20%，保證300mW的待機功耗要求。 在應用場景上，大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都需要多軌供電，InnoMux-2能夠在一定程度上很好地解決多路輸出電源在功耗、效率等方面的技術挑戰(zhàn)，適合于白色家電、工業(yè)系統(tǒng)、顯示器等需要多組供電電壓的應用場景。 閻金光介紹，InnoMux-2方案支持各種輸出組合，例如應用在電視、照明場景，可以使用一路恒壓和一路恒流輸出的方式;針對高端顯示器可以采用一路恒壓及最多八路的恒流輸出的方式。另外，PI還推出了62W工業(yè)及電器類應用電源(3組CV輸出)等多個參考設計。這些革命性的高輸出精度單級多路輸出變換器的設計，一定會給工程師帶來新的設計選擇。