用于开关应用的功率集成电路

在家用电器和 480 V AC 工业电源的应用中，特别是在电源电压不稳定的地理区域，使用包含 900 V MOSFET 的集成开关电路。用于节能电源转换的高压集成电路是电力电子领域的成熟领域，并且具有较大的增长空间。这些是用于高效绝缘反激电源和简单非隔离降压转换器的集成电路。在此类应用中，需要某些特定的功能技术，例如短路和开路保护、减少电磁干扰和过压保护。   

MOSFET技术

MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种用于电力电子领域的半导体器件。半导体既不充当绝缘体也不充当导体。构建 MOSFET 等器件的半导体材料同时具有绝缘特性和导电特性。从设计的角度来看，半导体的设计方式可以控制传导或隔离特性。晶体管可能是最著名的半导体器件，也是双极器件的一个例子。MOSFET技术是双极技术的改进，实际上N和P材料都在使用，只是加入了金属氧化物绝缘体，以提供一些性能和功能的改进。MOSFET晶体管是一种广泛用于电子设备中开关和放大电子信号的半导体器件。MOSFET是集成电路的核心，由于其体积非常小，可以在单芯片中设计和制造，用于模拟和数字电路。MOSFET 的主要目的是控制源极和放电之间的电压和电流流动，类似于开关。

InnoSwitch™3-EP集成电路

InnoSwitch3-EP是一款集成 CV/CC QR 反激开关电路，具有集成 725 V/900 V MOSFET、同步校正和 FluxLink 反馈，适用于高达 45 W 的应用。 InnoSwitch3-EP 反激开关集成电路具有反馈、整流同步和集成 MOSFET。InnoSwitch3-EP 的革命性设计可实现出色的交叉调节，并将损耗降低 30% 至 35%。InnoSwitch3 系列集成电路包括 InnoSwitch3-Pro、InnoSwitch3-CE、InnoSwitch3-CP、InnoSwitch3-EP、InnoSwitch3-MX，简化了反激式电源转换器的设计和生产，尤其是那些需要高效率和紧凑尺寸的转换器。InnoSwitch 系列集成电路在单个表面贴装离线反激式开关 IC 中结合了初级、次级和反馈电路。

Power Integrations 的FluxLink 通信技术允许您在不使用磁性材料的情况下跨隔离屏障提供反馈信息。FluxLink 提供非常高的通信带宽，可实现更快的负载瞬态响应，高度可靠且不受光耦合器典型退化机制的影响。它内置于封装中，通过消除笨重的光耦合器，节省空间并提高功率密度，这对适配器和充电器特别有利。此外，该技术符合所有全球抗噪标准。

InnoSwitch3-EP 系列的器件集成了多种保护功能，包括线路过压和欠压保护、输出过压限制和过流保护以及过温关断。特别是 900 V InnoSwitch3-EP 反激式开关集成电路提供无损耗的线路过压保护检测功能，当线路电压超过选定阈值时自动中断开关，防止在相当大的情况下损坏电源线路过电压。

这些设备提供标准和峰值功率传输选项以及常用的自动重启或闭锁保护行为。特别是，该集成电路具有高度集成的紧凑型封装、全范围内非常高的效率、包含多模式准谐振 (QR)/CCM 反激式控制器、725 V 或 900 V MOSFET、次级侧感测和同步整流驱动器调节 (SSR) 反馈和同步 FET，集成 FluxLink，HIPOT 隔离反馈链路，通过外部电阻器施加的可调精确电流检测。从能效的角度来看，采用 InnoSwitch-3 IC 的设计很容易满足所有全球能效法规，并且具有低散热的特点。由于集成了 SR FET 栅极驱动器，它还配备了先进的直通和交叉传导防止机制。它完全符合安全和法规要求，具有出色的抗噪性，并具有增强绝缘和绝缘电压 > 4000 VAC。

图1：典型应用方案

InnoSwitch-EP 架构具有高度创新性，该器件将主控制器和从控制器集成到单个集成电路中，同时具有检测元件和反馈机制，同时满足安全性。组件的紧密接近和集成通信链路的创新使用允许精确控制次级侧的同步整流 MOSFET 和初级侧的开关优化，以在整个负载范围内保持高效率。此外，连接的最小 DC 偏置要求允许系统在没有负载的情况下达到低于 10 mW 的值，以最大限度地提高待机模式下的效率。InnoSwitch3-EP 集成电路可轻松满足所有全球能效法规，并集成了反激控制器、725/900 V MOSFET、次级侧检测和同步整流驱动器。这些器件在线路和负载条件下实现了高达 94% 的无与伦比的效率值，从而降低了电源损耗。因此，无需散热器即可获得高达 35 W 的紧凑型电源。

InnoSwitch3 IC 具有高度可配置性，需要代码来指定所有可配置功能，例如自动重启阈值或故障响应。功能代码由字母 H 后跟三个数字组成，并添加到基本零件编号的末尾。InnoSwitch-EP集成电路的主要应用在家用电器、工业领域、电机驱动/控制、智能照明、智能电表和公用事业。

LinkSwitch™-TN2集成电路

LinkSwitch-TN2 是一款高能效离线 IC 开关，具有集成 725 V 或 900 V MOSFET 和系统级保护，适用于低组件数电源。与传统线性解决方案相比，用于非隔离离线电源的 LinkSwitch-TN2 系列 IC 提供了显着改进的性能。使用高度集成的 LinkSwitch-TN2 IC 的设计更加灵活，并具有更高的效率、全面的系统级保护和更高的可靠性。该器件系列支持降压、降压-升压和反激式转换器拓扑。每个器件都包含 725 V 或 900 V 功率 MOSFET、振荡器、用于最高轻负载效率的开/关控制、用于自偏置的高压开关电流源、频率抖动、快速（逐周期）电流限制、滞后热关断，

可以通过旁路引脚电容值来选择 MOSFET 限流模式。高电流限制水平提供最大连续输出电流，而低水平允许使用低成本和小型表面贴装电感器。保护功能的实现可以保护设备和系统免受输入和输出过压故障、设备过热故障、调节损失以及电源过载或电源故障的安全可靠供电。IC LinkSwitch 用于多种应用，例如充电器、适配器、大型和小型设备、消费类音频/视频系统、仪表和各种工业耗材。

LinkSwitch 系列 IC 是低功耗离线切换器，将高精度控制器和高压 MOSFET 集成到单个低引脚数封装中。它们是使用简单的 ON/OFF 控制器的设备，非常适合轻载/空载效率是规范的关键要求的应用。它们针对隔离式反激式电源进行了优化，在非隔离式变体中，针对低电流降压离线应用进行了优化。

图 3：降压转换器的典型应用 

结论

900 V 集成开关电路的先进安全性和可靠性特性保证了短路和故障自动重启、过压和过温保护。MOSFET 725 V 值保证了出色的过压耐受性。设备非常节能，符合所有全球能效法规。应用范围很广：电压高达 480 VAC 的三相工业电源和面向消费领域的高质量产品，这些产品注定要用于电压不稳定的地理区域、有雷暴的热带地区，因此闪电、频繁或任何地区高能量浪涌和振荡很常见。900 V 产品系列的所有型号均配备经过优化的内部控制电机，以确保负载前端的高效率。



审核编辑：刘清