开关电源知识库

InnoSwitch3-EP 规格书全译 —《离线式 CV/CC 准谐振反激开关 IC:集成原边开关、同步整流与 FluxLink 反馈》

原文:Power Integrations《InnoSwitch3-EP Family》Datasheet Rev. W 06/24,共 44 页。原文 PDF:datasheet/InnoSwitch3-EP_datasheet.pdf。 本篇为规格书全文忠实翻译:逐节覆盖产品亮点/描述/输出功率表(选型表)/引脚功能描述(逐脚)/功能描述全节(原边控制器 + 原-副边握手 + 副边控制器全部小节)/应用实例/关键应用要点/布局与 EMI 建议/变压器设计(含 KP 公式)/绝对最大额定值/热阻/电气特性全表(min/typ/max 逐行)/典型性能曲线清单(图 26~48)/封装信息(InSOP-24D)/UL1577 与封装隔离特性/IEC 60664-1/特性代号表/MSL 与 ESD 表/订购信息/修订历史。版权归 Power Integrations。 ⚠️ 原文 PDF 文本层字形系统性误映射:µs 提取为 ms、µF 提取为 mF、Ω 提取为 W——译文已逐项对照原 PDF 页面图像核实还原(如 tOFF(MIN)=3.38 µs、BPP 电容 0.47 µF、FWD 电阻 47 Ω);原文自身印刷错误照录并加「译注」,未发现乱码,仅个别提取歧义已标注。 插图为原版图翻拍(img/ds19_*.png 为本轮新增:图 1 典型应用、图 6 归一化原边限流、图 7 握手流程图、图 9 电流检测电阻、图 17/18 线 OV/UV 与快速 AC 复位接法、图 20/21 CCM/DCM 电流波形、图 30/31 FWD 负压限制与限流-斜率曲线;img/fig2/fig4/fig5/fig6/fig8/fig15*.png 为此前翻拍的同一规格书原图),图注标明原版图号。


1. 产品亮点(PRODUCT HIGHLIGHTS)

1.1 高度集成、紧凑占板

1.2 EcoSmart™ – 高能效

1.3 先进保护/安全特性

1.4 可选特性

1.5 完整安规与法规合规

1.6 绿色封装:无卤素、RoHS 合规。

2. 输出功率表(Output Power Table,表 1 全表)

产品³ 峰值或开放机架¹,² 230 VAC ± 15% 峰值或开放机架¹,² 85‒265 VAC
725 V MOSFET
INN3672C 12 W 10 W
INN3673C 15 W 12 W
INN3674C 25 W 20 W
INN3675C 30 W 25 W
INN3676C 40 W 36 W
INN3677C 45 W 40 W
750 V PowiGaN 开关(输入列同上) 230 VAC ± 15% 85‒265 VAC
INN3678C 75 W 65 W
INN3679C 85 W 75 W
INN3670C 100 W 85 W
900 V MOSFET 230 VAC ± 15% 85‒440 VAC
INN3692C 12 W 10 W
INN3694C 25 W 20 W
INN3696C 35 W 30 W
900 V PowiGaN 开关 230 VAC ± 15% 85‒400 VAC
INN3697C 55 W 50 W
INN3699C 85 W 75 W
INN3690C 100 W 85 W
1250 V PowiGaN 开关 230 VAC ± 15% 85‒580 VAC
INN3629C 85 W 75 W
1700 V 开关 85‒670 VAC 200‒1000 VDC
INN3647C 45 W 50 W
INN3649C 65 W 70 W

注:1. 典型非通风封闭适配器在 40 ℃ 环境测得的最小连续功率。最大输出功率取决于设计,条件是封装温度必须 < 125 ℃。 2. 最小峰值功率能力。 3. 封装:InSOP-24D。 4. UL1577、TUV、CQC 与 DIN EN IEC 60747-17 对 INN369xC 与 INN3629C 器件为待批准(pending);DIN IEC 60747-17 对 INN364xC 器件待批准。

3. 描述(DESCRIPTION)

InnoSwitch™3-EP IC 家族极大简化反激变换器的设计与制造,尤其适合要求高效率和/或紧凑尺寸的场合。该家族把原边控制器、副边控制器与安规等级反馈集成于单个 IC。器件集成多重保护:线电压过压/欠压保护、输出过压与过流限制、过温关断;提供标准与峰值功率输出版本,并具备常用的自动重启动保护行为。

InnoSwitch3-EP 典型应用(原边开关与控制器 + 副边控制 IC,经变压器与 FluxLink 耦合;PI 原版图 1,翻拍自手册)

4. 应用(APPLICATIONS)

家电、计算机与消费产品的辅助/待机/偏置电源;电表、智能电网与工业电源。

5. 引脚功能描述(PIN FUNCTIONAL DESCRIPTION,图 5 InSOP-24D 引脚配置)

引脚 名称 功能(全译)
1 ISENSE(IS) 接电源输出端子。外部检流电阻接在本脚与 GND 脚之间;若不需要恒流调节/精确过流保护,本脚应接 GND 脚。
2 SECONDARY GROUND(GND) 副边 IC 地。注意:因与 ISENSE 之间存在检流电阻,这不是电源输出的地。
3 FEEDBACK(FB) 接外部电阻分压器以设定电源输出电压。
4 SECONDARY BYPASS(BPS) 副边 IC 供电的外接旁路电容连接点。
5 SYNCHRONOUS RECTIFIER DRIVE(SR) 外部 SR FET 栅极驱动。不用 SR FET 时本脚接 GND。
6 OUTPUT VOLTAGE(VOUT) 直接接输出电压:为副边控制器供电并提供副边保护。
7 FORWARD(FWD) 接变压器输出绕组的开关节点,提供原边开关时序信息;当 VOUT 低于阈值时为副边控制器供电。
8~12 NC 悬空,不得连接到其他任何引脚。
13 UNDER/OVER INPUT VOLTAGE(V) 高压脚,接输入整流桥交流侧或直流侧,检测电源输入欠压/过压。本脚接 SOURCE 脚可禁用 UV/OV 保护。
14 PRIMARY BYPASS(BPP) 原边侧供电外接旁路电容连接点;也是 ILIM 选择脚(标准 ILIM 或 ILIM+1)。
15 NC 悬空,或接 SOURCE 脚或 BPP 脚。
16~19 SOURCE(S) 功率开关源极;也是原边 BPP 脚的地参考。
24 DRAIN(D) 功率开关漏极。

引脚排列(图 5):左侧自上而下 D(24)、S(16-19)、NC(15)、BPP(14)、V(13);右侧自上而下 NC(12/11/10/9/8)、FWD(7)、VOUT(6)、SR(5)、BPS(4)、FB(3)、GND(2)、IS(1)。

InSOP-24D 引脚配置(PI 原版图 5,翻拍自手册)

高爬电、安规合规的 InSOP-24D 封装(原边/副边引脚分列两侧,PI 原版图 2,翻拍自手册)

6. 功能描述(FUNCTIONAL DESCRIPTION)

InnoSwitch3-EP 将高压功率开关与原边、副边两套控制器集成于一个器件。架构采用新颖的电感耦合反馈方案(FluxLink)——利用封装引线框(lead frame)与键合线构成耦合通路,以安全、可靠、低成本的方式把精确的输出电压/电流信息从副边控制器传到原边控制器。

原边控制器为 QR 反激控制器,可在连续导通(CCM)、临界(CrM)与断续(DCM)模式运行,采用变频 + 变电流双重控制。组成:抖频振荡器、与副边磁耦合的接收电路、限流控制器、BPP 脚 5 V 稳压器、轻载可闻噪声降噪引擎、旁路过压检测、无损输入线检测电路、限流选择电路、过温保护、前沿消隐(LEB)、次级输出二极管/SR FET 短路保护电路及功率开关。

原边控制器框图(PI 原版图 3,翻拍自手册)

副边控制器组成:与原边接收器磁耦合的发射电路、恒压(CV)与恒流(CC)控制电路、BPS 脚 4.4 V 稳压器、同步整流 FET 驱动器、QR 模式电路、振荡器/定时电路及众多集成保护。图 3/图 4 为原/副边功能框图。

副边控制器框图(PI 原版图 4,翻拍自手册)

6.1 原边控制器(PRIMARY CONTROLLER)——变频 QR + CCM/CrM/DCM 运行,提升效率并扩展输出功率

PRIMARY BYPASS 脚稳压器:开关关断期间由 DRAIN 脚取电流给 BPP 电容充至 VBPP;BPP 为内部供电节点,开关导通期由电容储能供电。另有分流稳压器:经外部电阻向 BPP 注入电流时钳位到 VSHUNT——允许偏置绕组外部供电,5 V 输出设计空耗可低至 < 30 mW。

BPP ILIM 编程:通过选择 BPP 电容值调整限流(ILIM):0.47 µF = 标准 ILIM,4.7 µF = 增大 ILIM(ILIM+1),可用陶瓷电容。

限流运行:限流阈值从上一开关周期结束(原边开关关断时刻)起随时间线性下降,产生频率(负载)越高限流越大的特性(图 6 归一化电流 vs 稳态频率:30~100 kHz 从约 0.78 升至 1.0)。该算法能最高效地利用原边开关,且收到副边反馈周期请求时立即响应。高载时每周期峰值电流接近 100% ILIM,随负载降低逐渐降至 30%(降至足以避免可闻噪声的水平后不再继续降低),周期间隔继续随负载减小而拉长。

归一化原边限流 vs 稳态开关频率(PI 原版图 6,翻拍自手册)

抖频(Jitter):归一化限流在 100%~95% 之间以调制频率 fM 调制——产生约 7 kHz 的频率抖动,平均频率约 100 kHz。

BPP 欠压阈值:稳态下 BPP 电压跌破约 4.5 V(VBPP−VBP(H))即禁用功率开关;此后必须回升到 VSHUNT 才重新使能开通。

BPP 输出过压功能:按 H 代号可为锁存或自动重启动。通常在 BPP 电容串联电阻上并联齐纳管检测原边偏置绕组过压;流入 BPP 的电流超过 ISD 时器件锁存关断或禁用开关一段时间 tAR(OFF),之后重启尝试恢复调节(副边故障响应见特性代号附录[译注:Feature Code Addendum 为另一份文档,本 DS 未含])。副边控制器另有集成的 VOUT 过压保护(见 §6.5)。

过温保护:检测原边开关管芯温度,阈值 TSD,按 H 代号迟滞或锁存。迟滞式:超阈值禁用开关,降到 TSD−TSD(H) 后重新使能——大迟滞防 PCB 因持续故障过热。锁存式:超阈值即禁用;BPP 降到 VBPP(RESET) 以下或 V 脚电流降到 IUV− 阈值以下方可复位。

自动重启动(AR):故障(输出过载、输出短路、外部元件/引脚故障)时进入 AR 或锁存。锁存复位条件:BPP 降到约 3 V 以下,或 V 脚电流低于 IUV−。AR 期间开关禁用 tAR(OFF)。两种进入方式:① 副边以高于过载检测频率 fOVL(约 110 kHz)连续请求超过 82 ms(tAR);② 超过 tAR(SK) 时间无副边周期请求——用于通信丢失时保证原边重启(如系统 ESD 事件扰动副边控制器导致通信中断,AR 关断时间后原边重启即解决)。一旦发生 AC 复位,AR 立即复位。

SOA 保护:若连续两个周期在约 500 ns 内(消隐时间 + 限流延迟,含前沿电流尖峰)达到 110% ILIM,控制器跳过 2.5 个周期 ≈ 25 µs(按 100 kHz 满频计)——给变压器留出大容性负载下的复位时间,且不延长启动时间。

次级整流器/SR 开关短路保护(SRS):输出二极管或 SR FET 在原边导通周期之前/之中短路时,前沿消隐结束前漏极电流可远超限流阈值;此时若关断高压开关,漏极峰值电压可能超过 BVDSS 额定——即使导通时间最短也可能灾难性失效。对策:前沿消隐结束前电流超限即响应——开通后 200 ns 内前沿电流超限,原边控制器即触发 30 µs 关断事件;连续两周期在 tLES(约 500 ns)内超限则触发 SOA 模式;30 µs 关断后 200 ns 内再次到限则触发 tAR(OFF)SH 关断。SRS 保护在 PowiGaN 器件 INN3678C、INN3679C、INN3670C 上不具备。

输入线电压监测:V 脚用于输入欠压/过压检测与保护——检流电阻接整流后高压母线电容之后(或整流桥交流侧以实现快速 AC 复位)与 V 脚之间;V 脚短接 SOURCE 可禁用。上电时序:在 BPP 电容充满、ILIM 状态锁存之后、开始开关之前,须检查 V 脚状态高于 brown-in 且低于过压关断阈值。正常运行中 V 脚电流跌破 brown-out 阈值并持续超过 tUV− → 进入 AR;电流回到 brown-in 阈值以上才恢复开关。V 脚电流高于过压阈值 → 同样进入 AR,电流回到正常范围才恢复。该功能利用 V 脚内部高压开关降低功耗:周期关断时间 tOFF 大于 50 µs 时内部高压开关断开外部检流电阻与内部 IC 的连接,消除流经检流电阻的电流;下一开关周期开始时重新激活检测。

6.2 原-副边握手(图 7 流程图)

启动时原边先在无反馈信息下开关(与标准 TOPSwitch™/TinySwitch™/LinkSwitch™ 非常类似)。若 AR 导通期(tAR)内收不到反馈信号 → 原边进入 AR 模式。正常情况下副边控制器经 FORWARD 脚或 OUTPUT VOLTAGE 脚上电并接管控制,此后由副边控制开关。若原边停开关或对副边周期请求无响应(副边掌权时),启动握手协议确保原边恢复开关前副边已就绪;若副边检测到原边提供的周期多于请求,也触发附加握手。

流程(图 7):启动(P:上电开关中;S:上电中)→ S 在 tAR 内上电?否 → P 进入 AR 关断(S:旁路电容放电中),tAR 后重试;是 → P 开关、S 发握手脉冲 → P 收到握手脉冲?否 → P 连续开关、S 不接管;是 → P 停开关、把控制权移交副边 → S 已接管?否 → P 不开关、S 不接管(循环回握手);是 → 握手结束,副边控制模式。

原-副边握手流程图(FluxLink 通信建立与附加握手判据,PI 原版图 7,翻拍自手册)

附加握手:最可能的触发事件是原边因瞬时 line brown-out 停开关——原边恢复开关时默认处于启动状态,并尝试检测副边握手脉冲。若副边连续 8 个周期检测不到原边响应请求,或检测到原边连续 4 个及以上周期在无请求时自行开关,副边发起第二次握手序列——额外防止原边开关期间 SR FET 交叉导通,也防止原边复位而副边仍掌权时的输出过压。

Wait and Listen:原边在输入线 UV/OV 故障恢复或 AR 事件后重新开关时,先掌权并要求成功握手才移交控制。附加安全措施:原边先暂停一个 AR 导通期 tAR(约 82 ms)再开关——“等待”期内“监听”副边请求;若看到间隔约 30 µs 的连续两次副边请求,即推断副边掌权并以从模式开关;tAR 等待期内无脉冲则原边以主模式开关直到收到握手脉冲。

可闻噪声降噪引擎:主动可闻噪声降低模式——以“频率跳过”运行避开电源机械结构最易共振、噪声放大的 5~12 kHz 谐振带(对应周期 200 ms 与 83 µs[译注:原文如此,两值单位不一致,按频率对应关系 200 µs/83 µs 方合理,提取与印刷均存疑])。自上一导通周期起落在该时间窗内的副边开关请求,将禁止功率开关的门驱动。

6.3 副边控制器(SECONDARY CONTROLLER)

IC 由 4.4 V(VBPS)稳压器供电,电源来自 VOUT 或 FWD;BPS 脚接外部去耦电容。FORWARD 脚同时接负沿检测块——用于握手、SR FET 开通定时,并用于 DCM 下关断 SR FET(SR FET RDS(ON) 压降低于 0 V 之时)。CCM 下当副边向原边发出下一周期请求的反馈脉冲时关断 SR FET——同步运行、关断无交叠。

反馈:OUTPUT VOLTAGE 与 SECONDARY GROUND 间外部分压器中点接 FB 脚调节输出电压;内部比较器基准 VFB = 1.265 V。ISENSE 与 SECONDARY GROUND 间外部检流电阻用于恒流模式调节输出电流。

最小关断时间:副边以电感耦合方式向原边发起周期请求;副边周期请求最大频率受最小周期关断时间 tOFF(MIN) 限制——确保原边导通后有足够复位时间向负载送能。

最大开关频率:副边最大开关请求频率为 fSREQ。

频率软启动:启动时原边限制最大开关频率 fSW、请求频率 100 kHz 下限流为最大编程值的 75%。副边在软启动 tSS(RAMP) 结束前暂时抑制 FB 短路保护阈值 VFB(OFF);握手完成后在 tSS(RAMP) 期内把开关频率从 fSW 线性上升到 fSREQ。启动遇短路/过载 → 直接进入 CC(恒流)模式;若握手后、软启动定时器 tSS(RAMP) 到期前输出电压未升过 VFB(AR) 阈值 → 进入 AR。tSS(RAMP) 结束时使能 FB 短路保护(VFB(OFF))——输出短路使 FB 保持低于短路阈值时,副边停止请求脉冲、触发 AR 周期。若 tSS(RAMP) 内输出已达调节,频率斜坡立即中止、允许全频——保证调节刚建立时突遇加载仍能维持调节(仅当已完成 QR 检测编程时才中止斜坡上升)。

最大副边禁止期:为使运行频率不超过最高值并保证最小关断时间,副边请求会被禁止;此外原边开关“ON”期间(自请求发出至检出 FWD 下降沿之间),请求也被禁止。请求后未检出 FWD 下降沿的最大超时约 30 µs。

输出电压保护:FB 检测电压高于调节阈值 2% 时,对 VOUT 脚施加约 2.5 mA 泄放电流(3 mA max,弱泄放);FB 超过内部基准约 10% 时泄放增至约 200 mA(强泄放)——用于瞬时过冲后给输出放电,此期间副边不移交控制权。FB 电压高于调节阈值 20% 时向原边发送锁存关断或 AR 命令(副边故障响应见特性代号附录)。该集成 VOUT OVP 可独立于原边检测 OVP 使用,也可联合使用。

FB 短路检测:启动时 FB 低于 VFB(OFF) → 副边完成握手接管、tSS(RAMP) 结束后停止请求周期以触发 AR(超过 tAR(SK) 无请求即触发)。正常运行中 FB 跌破 VFB(OFF) → 副边停止请求脉冲、发起 AR。该保护的去毛刺滤波 < 约 10 µs——借此机制检测到 FB 对地短路后,副边即移交控制。

AR 阈值:FB 含比较器,FB 跌破 VFB(AR) 且持续超过 tFB(AR) → 副边移交控制。该阈值限定 CC 运行范围,用于支持大功率充电器应用。

BPS 过压保护:与 BPP OV 类似。副边掌权时 BPS 脚电流超过 IBPS(SD)(约 7 mA)→ 副边命令原边进入 AR 关断时间 tAR(OFF)。

输出恒流调节/输出过流保护:经 ISENSE–SECONDARY GROUND 间外部检流电阻调节输出电流,并结合 VOUT 脚检测的输出电压控制输出功率。不需要恒流/精确过流保护时 ISENSE 脚必须接 SECONDARY GROUND 脚(另见“峰值功率输出”节)。

SR 禁用保护:每周期仅当副边请求了该周期且 FWD 检出负沿时 SR 才投入。ISENSE 电压超过约 3 倍 CC 阈值时即禁用 SR FET 驱动,直至浪涌电流回落到正常水平。

智能准谐振(QR)开关(图 8):为提高转换效率、降低开关损耗,DCM 下强制在原边开关电压接近最小值时开关;进入 DCM 时自动投入,转入 CCM 时自动退出。与原边检测磁化振铃谷不同,本方案以 FORWARD 脚电压峰值升到输出电压之上来选通副边周期请求窗口(对应原边开关电压最小点)。副边检测到进入 DCM 后打开请求窗。检出 DCM 或振铃幅值(峰-峰)> 2 V 后 QR 模式使能 20 µs,之后 QR 关断——任意副边请求即可开关。副边含约 1 µs 消隐,防 FWD 脚振到地以下时误检原边“ON”周期。

智能准谐振模式开关(FWD 峰值对准原边 VDS 谷底时开请求窗,PI 原版图 8,翻拍自手册)

SR 静态下拉:副边未掌权时 SR 脚内有常“开”器件拉低 SR 栅,抑制 FWD 脚经寄生电容耦合到 SR 栅的电压。

SR 开路保护:防 SR 驱动脚系统开路故障。SR 脚外部电容 < 100 pF → 判定 SR“开路”(无 FET 可驱);> 100 pF → 判定已接 SR FET。检测为开路时副边停止向原边请求脉冲、发起 AR。启动时 SR 脚接地则 SR 驱动功能与开路保护一并禁用。

峰值功率输出:过载响应取决于 IS 脚接地还是接检流电阻设定过载阈值(图 9 两种接法)。

电流检测电阻的两种接法与过载响应(IS 脚接检流电阻设定过载阈值;PI 原版图 9,翻拍自手册)

接检流电阻时:若配置为使能 FB 脚自动重启动——负载电流达到 IS 电阻设定的限流阈值后输出电压折返,跌破 AR 阈值且超过 AR 定时器(tIS(AR))→ AR;若配置为过载响应——过流时输出电压不折返,负载电流高于检测阈值且超过 AR 定时器 → AR。IS 脚接 GND 时:过载响应强烈依赖工作条件——配置 VFB(AR) 使能时输出电压跌破 AR 阈值超过 tFB(AR) → AR;否则原边以高于过载频率限值 fOVL 开关超过 AR 导通时间 tAR → AR。

7. 应用实例(APPLICATIONS EXAMPLE)

7.1 图 10:DER-611——5 V/0.3 A + 12 V/0.7 A 暖通空调(HVAC)双输出电源(INN3672C-H602)

低成本双输出设计,高效率、无后级稳压器满足交叉调整率。BR1(DF08S 800 V)整流交流输入,C2、C3 滤波并与 L1 组成 π 型滤波器衰减差模 EMI;Y 电容 C10(470 pF/250 VAC)接输出与输入间降低共模 EMI。RT1(10 Ω)限制上电浪涌电流,F1(1 A)防元件失效过流。变压器原边一端接整流母线,另一端接 IC 内开关漏极。D1(DFLR1600-7)、R22、R8、C4 组成低成本 RCD 钳位限制关断瞬间漏极峰值电压、耗散漏感能量。IC 自启动:内部高压电流源上电时给 BPP 电容 C6(4.7 µF)充电;正常工作原边由 T1 辅助(偏置)绕组供电——D7(DFLR1200-7)整流、C5 滤波,R6(6.2 kΩ)限 BPP 电流;VR1(MMSZ5231B-7-F)+ R26 构成锁存/AR 原边过压保护。副边控制器完成输出电压/电流检测并驱动同步整流:5 V 绕组由 SR FET Q1(AO6420)整流、C18 滤波,缓冲器 R24/C22 抑制开关瞬态高频振铃(辐射 EMI);12 V 绕组由 Q2(AO4486)整流、C19 滤波,缓冲器 R25/C21 同理。Q1/Q2 由 IC 副边依据 R9 检测的绕组电压(送 FWD 脚)开通。CCM 下开关在副边发出新周期请求前一刻关断;DCM 下开关压降跌破 0 V 时关断——副边控制杜绝两开关交叉导通,同步整流极可靠。副边自供电取自副边绕组正向前向电压或输出电压;C7(2.2 µF)为 BPS 去耦。总输出电流经 IS–GND 间 R12(0.02 Ω)检测,阈值约 35 mV 以降低损耗;超阈后器件调节开关脉冲数维持恒定输出电流。输出电压经 R13、R16、R27 分压检测,调节至 FB 脚 1.265 V;12 V 相位提升电路 R30/C24 并联于 12 V 反馈电阻 R27、5 V 相位提升电路 R29/C23 并联于 5 V 反馈电阻 R16,减小输出纹波;C8 滤除 FB 信号噪声;VR2(SMAZ8V2,8.2 V)用于更紧的交叉调整率——限制 12 V 输出空载电压。R3、R4 提供线电压检测并注入与 C3 直流电压成比例的电流:约 100 VDC 时电流超过线欠压阈值使能 U1;约 435 VDC 时超过线过压阈值禁用 U1。

7.2 图 11:20 V/3.25 A 笔记本适配器(INN3679C-H606,DOE VI 级与 EC CoC V5 合规)

F1(3.15 A)隔离保护;共模电感 L1、L2 与 C1(330 nF)衰减 EMI;C3 缓解共模 EMI。R1、R2 与 U2(CAPZero-2/CAP200DG)在拔掉交流电后给 C1 放电。原边一端接整流母线,另一端接 IC 内开关漏极;R3、R4 提供欠压/过压输入检测保护。D1、R5、R6、R7、C4 组成 RCD 钳位。IC 自启动(内部高压电流源充 C6=4.7 µF);正常由辅助绕组经 D2 整流、C5(6.8 µF)滤波供电,R8 限 BPP 电流。输出调节采用斜坡时间调制控制:频率与 ILIM 按输出负载调整——高载时多数周期使能且选高 ILIM,轻载/空载时多数周期被禁止,被使能的周期选用低 ILIM;周期一旦使能,开关保持导通直至原边电流上升到该运行状态对应的限流值。VR1 + R9 + D3 提供原边检测输出过压保护:反激变换器辅助绕组电压跟踪输出电压,输出过压时辅助绕组电压升高击穿 VR1,电流流入 BPP 脚;超过 ISD 阈值即锁存关断、阻止输出电压继续上升。副边提供输出电压/电流检测与 SR MOSFET(Q1,AON6220)驱动:副边绕组由 Q1 整流、C8/C9 滤波;C15/C16[译注:原文正文写 C15 and C17,原理图为 C15/C16,疑正文笔误] 减小高频输出纹波;RCD 缓冲器 R11/C7/D4 抑制高频振铃(D4 专为减小 R11 损耗)。Q1 栅极由 IC 副边依据 R12 检测的绕组电压(送 FWD 脚)开通;CCM 下 MOSFET 在副边请求新周期前一刻关断,DCM 下压降跌破约 VSR(TH) 时关断——杜绝交叉导通。副边自供电来自副边绕组前向电压或输出电压:C10(2.2 µF)为 BPS 去耦,C11 为 VO 脚去耦。CC 阈值以上为恒压模式:R15/R16 分压,R16 上的电压送入 FB 脚(内部基准 1.265 V)调节输出,C13 滤 FB 噪声。CC 运行中输出电压下降时器件直接由副边绕组供电:原边开关导通期副边绕组前向电压经 R12 与内部稳压器给 C10 充电——输出电流调节可维持到输出电压约 3.4 V。输出电流经 IS–副边地间 R14(0.009 Ω)检测,阈值约 35 mV 降低损耗,C12 滤除外部噪声;超阈后调节开关脉冲数维持恒定输出电流。

7.3 图 12:PCB 布局示例(要点)

顶层:最大化 SOURCE 铺铜利于散热;检流电阻 R12 与副边旁路电容 C7 分别跨 ISENSE–GND、BPS–GND 放置;反馈下分压电阻 R13 与去耦电容 C8 跨 FEEDBACK–GND 放置;12 V/5 V 输出功率环路紧凑。底层:为提高 ESD 抗扰并满足隔离要求,IC 下方不布线;漏极与钳位环路短、漏极元件远离 BPP/V 脚电路;Y 电容接原边母线正端利于浪涌防护;6.5 mm 火花间隙;IS–GND 检流电阻靠近输出电容与输出连接器、IS–GND 去耦电容靠近 IC;FB 去耦电容靠近 IC;输出 SR FET 与输出滤波电容环路短;前向/反馈检测电阻靠近 IC;V 脚检测电阻靠近 IC;BPP/BPS 电容靠近 IC;最大化 SR FET 漏极铺铜散热。

8. 关键应用要点(KEY APPLICATION CONSIDERATIONS)

8.1 输出功率表的 9 项前提条件

数据手册功率表(表 1)代表下列条件下可获得的最大实用连续输出功率:① 最小直流输入电压:85 VAC 输入 ≥ 90 V、230 VAC 输入 ≥ 220 V,或 115 VAC 倍压;交流输入设计输入电容须满足此标准;② 效率假设随功率等级:最小功率档 > 84%,最大功率档 > 89%(热受限环境大器件应 > 92%);③ 变压器原边电感容差 ±10%;④ 反射输出电压 VOR 设定:通用输入最低输入电压下 KP = 0.8,高输入线设计 KP = 1;⑤ 适配器最大导通损耗限 0.6 W、开放机架 0.8 W;⑥ 峰值与开放机架栏选增大限流,适配器栏用标准限流;⑦ 板装且 SOURCE 脚焊于足够铜箔和/或散热器使 SOURCE 脚温度 ≤ 110 ℃;⑧ 开放机架环境温度 50 ℃、封闭适配器 40 ℃;⑨ KP<1 时为纹波电流/原边峰值电流之比;为防止开关周期提前终止造成功率下降,建议瞬态 KP ≥ 0.25——防止开通时超过初始限流 IINT。

8.2 原边过压保护(锁存/AR 模式)

由流入 BPP 脚超过 ISD 阈值电流触发的内部保护(按 H 代号锁存或 AR)。除内部滤波外,BPP 电容本身构成外部滤波——须尽量靠近 SOURCE 与 BPP 脚。原边检测 OVP 实现方法:整流滤波后的偏置绕组电压经齐纳管 + 电阻 + 阻挡二极管串联接 BPP 脚。偏置绕组与输出绕组耦合不良及偏置波形振铃可使整流偏置电压高达期望值的 1.5~2 倍——建议在最低输入电压、最大负载条件下实测:齐纳钳位电压取比预期触发 OVP 的偏置整流电压低约 6 V;阻挡二极管按 1 V 压降计,选小信号标准恢复二极管(防止反向电流在启动期泄放偏置电容);串联电阻的选取应使输出过压时流入 BPP 的电流高于 ISD。

8.3 降低空载功耗

IC 可自供电模式启动(内部电流源经 BPP 电容取能);启动开关后需偏置绕组继续给 BPP 供电。带偏置绕组驱动可实现空耗 < 15 mW——调节图 10 中 R6 以获得最低空载输入功率。

8.4 副边过压保护(自动重启动模式)

由流入 BPS 脚超过 IBPS(SD) 阈值的电流触发内部 AR 电路。实现:输出接齐纳管到 BPS 脚——齐纳电压 = 1.25 × VOUT − 4.4 V(BPS 脚电压);须串联小阻值电阻限制流入 BPS 的最大电流。

8.5 元件选择——原边侧电路

线 OV / 线 UV 两种接法(上:仅线 OV;下:仅线 UV;PI 原版图 17,翻拍自手册)

快速 AC 复位接法(C_S = 100 nF 使断电后 V 脚电流迅速下降,PI 原版图 18,翻拍自手册)

8.6 元件选择——副边侧电路

9. 电路板布局建议(图 19)与 EMI 降低建议

布局:① 单点接地——输入滤波电容到 SOURCE 铺铜区单点连接;② BPP/BPS 电容分别紧邻 BPP–SOURCE、BPS–副边地,短走线;③ 原边环路(输入滤波电容—变压器原边—IC)面积尽量小;④ 钳位电路限 DRAIN 关断峰值电压(RCD 或约 200 V 齐纳 + 二极管跨原边绕组),钳位到变压器/IC 环路最小以降 EMI;⑤ 热设计——SOURCE 脚内部连引线框、为主要散热路径,应接 IC 下方铜区(兼单点地与散热器;该区接安静源节点,可最大化铺铜不牺牲 EMI);SR 开关散热引脚同理最大化铺铜;满载、最低输入电压下 IC 温度应 < 110 ℃(SOURCE 铜区面积据此确定);⑥ Y 电容直接跨原边输入滤波电容正端与变压器副边输出正端或返回端——把大幅值共模浪涌电流引离 IC;若用输入 π 型(C-L-C)滤波,电感应放在两滤波电容负端之间;⑦ 输出侧 SR 开关环路(副边绕组—SR 开关—输出滤波电容)面积最小;⑧ ESD——原/副边电路间距 > 8 mm,以满足 ESD/耐压要求;火花间隙最佳位置为输出正轨与某一交流输入之间——6.4 mm 常可满足多数安规的爬电/间隙要求(小于初-次级间距即可,因火花间隙电压不超过交流输入峰值);⑨ 漏极节点为主导噪声源——漏极元件靠近 IC、远离敏感反馈电路;钳位元件远离 BPP 脚并尽量短走线。

EMI 降低 7 条:① 元件合理布局、原/副边功率环路面积小,最小化辐射/传导 EMI;② 原边钳位二极管并联小电容有助降低辐射 EMI;③ 偏置绕组串电阻有助降低辐射 EMI;④ 输入端通常需共模电感充分衰减共模噪声(变压器屏蔽绕组可替代,也可与共模滤波电感联用改善传导/辐射裕量);⑤ 调整 SR 开关 RC 缓冲参数可降低高频辐射/传导 EMI;⑥ 输入整流电路用差模电感 + 电容 π 型滤波降低低频差模 EMI;⑦ 电源输出端接 1 µF 陶瓷电容有助降低辐射 EMI。

10. 变压器设计(TRANSFORMER DESIGN)

变压器须保证最低输入电压下输出额定功率;整流母线最低电压取决于滤波电容——建议至少 2 µF/W 以保持母线电压高于 70 V(3 µF/W 裕量更足),并实测母线纹波校核原边电感选择。

开关频率 fSW:InnoSwitch3-EP 独有特性——满载开关频率可设定在 25~95 kHz。追求最低温升时约取 60 kHz,追求更小变压器体积时取 95 kHz。设定时须计及原边电感与峰值电流容差,确保平均开关频率不超过 110 kHz(否则触发过载保护 AR)。按器件尺寸的频率选择指南(综合导通/开关损耗的最佳折中):

器件 推荐满载 fSW
INN3672C、INN3673C 85–90 kHz
INN3674C、INN3675C 80 kHz
INN3676C 75 kHz
INN3677C 70 kHz
INN369x 70 kHz
PowiGaN INN3678C 70 kHz
PowiGaN INN3679C 65 kHz
PowiGaN INN3670C 60 kHz
INN364x 45 kHz

反射输出电压 VOR:副边二极管/SR 导通期间,次级电压经匝比反射到原边开关漏极所形成的电压。为充分利用 QR 能力并使线/负载效率最平坦:通用输入按最低输入电压 KP = 0.8 设定 VOR,仅高输入线工况按 KP = 1。设计优化考量:① 更高 VOR 提高 VMIN 下功率输送能力,减小输入电容、最大化给定器件的功率;② 更高 VOR 降低输出二极管/SR 开关电压应力;③ 更高 VOR 增大漏感、降低效率;④ 更高 VOR 增大副边峰值/RMS 电流,可能增加副边铜损与二极管损耗。例外:输出电流很大时应降低 VOR 以获得最高效率;输出电压 > 15 V 时应维持较高 VOR 以保证同步整流器可接受的 PIV。VOR 优化范围(典型):

输出电压 VOR 优化范围 (V)
5 V 45 – 70
12 V 80 – 120
15 V 100 – 135
20 V 120 – 150
24 V 135 – 180(750 V GaN);135 – 150(900 V GaN)

纹波与峰值电流比 KP:KP < 1 为 CCM,KP 为纹波电流与原边峰值电流之比(图 20);KP > 1 为 DCM,KP 为原边开关关断时间与副边二极管导通时间之比(图 21):

CCM 电流波形(K_P < 1 与边界 K_P = 1,PI 原版图 20,翻拍自手册)

DCM 电流波形(K_P > 1 与边界情况,PI 原版图 21,翻拍自手册)

$$K_P \equiv K_{RP} = I_R / I_P \qquad K_P \equiv K_{DP} = \frac{(1-D)\times T}{t} = \frac{V_{OR}\times(1-D_{MAX})}{(V_{MIN}-V_{DS})\times D_{MAX}}$$

多数 InnoSwitch3-EP 设计建议最低预期直流母线电压下 KP 接近 0.9。KP < 1 降低原边 RMS 电流、提高变压器效率,但增大原边开关的开关损耗、推高 IC 温度;QR 收益随 KP 进一步降低而递减。宽输出电压范围(USB PD/快充)下 KP 随输出电压显著变化——高压时 KP 高、降压时 KP 低;PIXls 工具可有效优化 KP、原边电感、匝比与工作频率并保证设计裕量。

磁芯类型:按电源外壳物理限制选择;只用低损耗磁芯以缓解热挑战。安全边距 M(mm):不用三层绝缘线且需安全隔离的设计,绕线骨架两侧须留安全边距——通用输入典型总边距 6.2 mm(两侧各 3.1 mm);立式骨架边距可不对称(总 6.2 mm 可放单侧);用三层绝缘线仍可能需小边距以满足爬电距离(查骨架数据手册)。边距会减小绕线面积——小磁芯受此影响尤为突出。建议紧凑设计使用三层绝缘线。

原边层数 L:1 ≤ L ≤ 3,一般取满足原边电流密度(CMA)的最小层数,起点 ≥ 200 Cmils/A(热约束下可更高)。> 3 层可行但漏感增大、绕组排布需评估。漏感钳位损耗过高时可用**分裂原边(三明治)**结构——原边对半分开、分置副边(与偏置)绕组两侧;该结构常增大共模噪声、增加输入滤波成本,低功率设计多半不利。

最大工作磁通密度 BM:器件峰值限流下(132 kHz)建议最大 3800 gauss——限制启动与输出短路时的峰值磁通(此时输出电压低、关断期内变压器复位很少,磁通密度会逐周期阶梯上升超过正常水平)。该值配合 InnoSwitch3-EP 内置保护足以防磁芯饱和。

原边电感 LP:最低工作输入电压、满载开关频率与 VOR 确定后即可计算;PIXls 可辅助设计。

快速设计检查单(最基本强烈建议项):① 最大漏极电压——最高输入电压 + 峰值(过载)输出功率的正常运行与启动中,InnoSwitch3-EP 与 SR FET 的 VDS 不超过击穿电压的 90%;② 最大漏极电流——最高环境温度、最高输入电压、峰值输出功率下检查漏极电流波形,确认无变压器饱和、启动期前沿电流尖峰也不过大;稳态复测并确认 tLEB(MIN) 结束时前沿电流尖峰低于 ILIMIT(MIN);所有工况下原边开关最大漏极电流低于绝对最大额定值;③ 热检查——额定最大输出功率、最低输入电压、最高环境温度下 IC、变压器、输出 SR FET、输出电容均不超温度规格;为 RDS(ON) 的个体差异留裕量——低线最大功率下 IC SOURCE 脚温度建议不超过 110 ℃。

750 V/900 V/1250 V PowiGaN 器件设计考量(图 22/23/24):

750 V PowiGaN 漏极电压应力与安全浪涌区(264 VAC 输入,PI 原版图 22,翻拍自手册)

漏极除 VBUS+VOR 外还有漏感引起的关断尖峰(VCLM 为含尖峰的组合钳位电压;漏极峰值 = VBUS + VOR + VCLM)。应选 VOR 与 VCLM 使所有正常工况下漏极峰值低于 650 V(750 V 器件)、725 V(900 V 器件)、1000 V(1250 V 器件)——保证线瞬态(如浪涌)时偶发电压升高下峰值漏压仍远低于 750 V/900 V/1250 V 非重复额定,确保长期可靠性与设计裕量。图形数据:750 V GaN(264 VAC 输入)——VBUS 380 VDC、非重复/连续额定 750/650 V、典型裕量 150 V(> 80% 降额)、VCLM < 90 V;900 V GaN(380 VAC)——VBUS 540 VDC、900/725 V、裕量 175 V(> 80%)、VCLM < 75 V;1250 V GaN(480 VAC)——VBUS 678 VDC、1250/1000 V、裕量 150 V(> 80%)、VCLM < 75 V。

11. PowiGaN 器件热阻测试条件(图 25)

热阻值为原边功率器件结到环境(θJA)。测试于定制热测试 PCB:2 层 2 oz 铜,InSOP 封装装于顶面并连接底层 550 mm² 散热铜区;两板间经封装安装区外的 5 × 17 阵列 82 个过孔连接——孔距 40 mils、孔径 12 mil、镀通孔不填塞。[译注:原文该节文字重复排版一遍,且重复块图注写作“Figure xx. Thermal Resistance Test Conditions for INN3379C and INN3370C”——INN3379C 为 INN3679C 之印刷笔误。]

12. 绝对最大额定值(ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS,全表;电压相对 SOURCE 与副边地,TA = 25 ℃)

参数 值
DRAIN 脚电压:INN3672C–INN3677C −0.3 V ~ 725 V
INN3678C–INN3670C −0.3 V ~ 750 V(注 6)
INN369x −0.3 V ~ 900 V(注 7)
INN3629C −0.3 V ~ 1250 V(注 8)
INN364x −0.3 V ~ 1700 V
DRAIN 脚峰值电流 INN3672C 1.70 A;INN3673C 2.38 A;INN3674C 3.47 A;INN3675C 4.11 A;INN3676C 5.19 A;INN3677C 5.92 A;PowiGaN INN3678C 6.5 A;INN3679C 10 A;INN3670C 14 A;INN3697C 3.2 A;INN3699C 10 A;INN3690C 14 A;INN3629C TBD A;INN3692C 2.2 A;INN3694C 3.96 A;INN3696C 5.72 A;INN3647C 5 A;INN3649C 10 A(注 3)
BPP/BPS 脚电压 / 电流 −0.3 ~ 6 V / 100 mA
FWD 脚电压 −1.8 ~ 150 V(注 10,见图 30)
FB 脚电压 / SR 脚电压 −0.3 ~ 6 V / −0.3 ~ 6 V
VOUT 脚电压 −0.3 ~ 27 V
V 脚电压 −0.3 ~ 725 V
IS 脚电压 −0.3 ~ 0.3 V(注 9:绝对最大 < 3 V 须短于 500 ms)
存储温度 / 工作结温⁴ / 环境温度 −65~150 ℃ / −40~150 ℃ / −40~105 ℃
引脚温度⁵ 260 ℃(距壳 1/16",5 s)

注:1. 所有电压相对 SOURCE 与副边地,TA = 25 ℃。2. 额定值一次只可施加一项,不造成永久损伤;长时间暴露于绝对最大额定条件可能影响可靠性。3. 最大电压/电流允许组合见图 26、32、40、44、48。4. 通常受内部电路限制。5. 1/16 英寸距壳 5 秒。6. PowiGaN INN367x:非重复脉冲最大漏压(降额计算用)−0.3~750 V;最大连续漏压 −0.3~650 V。7. PowiGaN INN369x:非重复 −0.3~900 V;连续 −0.3~725 V。8. PowiGaN INN3629C:非重复 −0.3~1250 V;连续 −0.3~1000 V。

热阻:INN3672C–INN3677C & INN3692C–INN3696C:θJA 76 ℃/W(注 1:焊于 0.36 平方英寸/232 mm² 2 oz 铜箔)、65 ℃/W(注 2:1 平方英寸/645 mm²);θJC 8 ℃/W(注 3:壳温于封装顶面测量)。PowiGaN 器件:θJA 50 ℃/W(注 4:见图 25);θJC 18 ℃/W。INN3647C:θJA 92/64 ℃/W;θJC 19 ℃/W。INN3649C:θJA 76/70 ℃/W;θJC 11 ℃/W。

13. 电气特性表(全表;条件:SOURCE = 0 V,TJ = −40~125 ℃,除另有说明;typ 项多为 TJ = 25 ℃)

13.1 控制功能(Control Functions)

参数 符号 条件 Min Typ Max 单位
启动开关频率 fSW TJ = 25 ℃ 23 25 27 kHz
抖频频率 fM TJ = 25 ℃,fSW = 100 kHz 0.80 1.25 1.70 kHz
最大导通时间 tON(MAX) TJ = 25 ℃ 12.4 14.6 16.9 µs
最小原边反馈封锁定时器 tBLOCK — — — tOFF(MIN) µs
BPP 供电电流 IS1 VBPP = VBPP+0.1 V(开关不开关),TJ = 25 ℃:INN36xxC 145 200 300 µA
同上 IS1 INN3678C–INN3647C / INN3649C〔译注:原文分组标签如此;结合 IS2 行应为 INN3678C–INN3670C 及 INN3647C/INN3649C〕 145 266 425 µA
BPP 供电电流(132 kHz 开关) IS2 VBPP = VBPP+0.1 V,TJ = 25 ℃:INN3672C / 3673C / 3674C / 3675C / 3676C / 3677C 0.33/0.36/0.44/0.59/0.77/0.90 0.44/0.48/0.58/0.79/1.02/1.20 0.60/0.65/0.83/1.10/1.38/1.73 mA
同上 IS2 INN3692C / 3694C / 3696C 0.33/0.44/0.7 0.44/0.58/0.90 0.60/0.85/1.35 mA
同上 IS2 INN3678C;INN3679C–INN3670C;INN3697C;INN3699C;INN3690C;INN3629C;INN3647C;INN3649C 0.93;1.46;TBD;1.46;1.46;TBD;0.93;1.46 1.24;1.95;1.95;1.95;1.95;1.95;1.25;1.95 1.79;2.81;TBD;2.81;2.81;TBD;1.80;2.81 mA
BPP 脚充电电流 ICH1 / ICH2 VBP = 0 V / VBP = 4 V,TJ = 25 ℃ −1.75 / −5.98 −1.35 / −4.65 −0.88 / −3.32 mA
BPP 脚电压 VBPP INN36xxC;INN3647C、INN3649C 4.65;4.65 4.90;4.90 5.15;5.20 V
BPP 脚电压迟滞 VBPP(H) TJ = 25 ℃ — 0.39 — V
BPP 分流电压 VSHUNT IBPP = 2 mA 5.15 5.36 5.65 V
BPP 上电复位阈值 VBPP(RESET) TJ = 25 ℃ 2.80 3.15 3.50 V
UV/OV 脚 Brown-In 阈值 IUV+ TJ = 25 ℃:INN36xxC、INN369xC;INN3678C–INN3670C、INN3647C/INN3649C 23.9;22.4 26.1;24.4 28.2;26.7 µA
UV/OV 脚 Brown-Out 阈值 IUV− TJ = 25 ℃:INN36xxC、INN369xC;INN3678C–INN3670C、INN3647C/INN3649C 21.0;19 23.7;21.6 25.5;23.5 µA
Brown-Out 延迟时间 tUV− TJ = 25 ℃ — 35 — ms
UV/OV 脚线过压阈值 IOV+ TJ = 25 ℃:INN36xxC、INN369xC;INN3678C–INN3670C、INN3647C/INN3649C 106;106 115;112 118;118 µA
UV/OV 脚线过压迟滞 IOV(H) TJ = 25 ℃:INN36xxC;INN3678C–INN3670C、INN369xC;INN3647C/INN3649C — 7;8;7 — µA
UV/OV 脚线过压恢复阈值 IOV− TJ = 25 ℃ — 100 — µA

13.2 线故障保护(Line Fault Protection)与电路保护(Circuit Protection)

参数 符号 条件 Min Typ Max 单位
VOLTAGE 脚线过压去毛刺滤波 tOV+ TJ = 25 ℃(注 B) — 3 — µs
VOLTAGE 脚电压额定值 VV TJ = 25 ℃ 650 — — V
过载检测频率 fOVL TJ = 25 ℃ 102 110 118 kHz
BYPASS 脚锁存关断阈值电流 ISD TJ = 25 ℃ 6.0 7.5 11.3 mA
自动重启动导通时间 tAR TJ = 25 ℃ 75 82 89 ms
AR 触发跳过时间 tAR(SK) TJ = 25 ℃(注 A) — 1.3 — s
AR 关断时间 tAR(OFF) TJ = 25 ℃ 1.7 — 2.11 s
短路 AR 关断时间 tAR(OFF)SH TJ = 25 ℃(注 B):INN36xxC;INN3647C、INN3649C 0.17;— 0.20;0.20 0.23;— s
标准限流(BPP 电容 0.47 µF,注 C) ILIMIT di/dt = 138 mA/µs:INN3672C 418 450 482 mA
同上 ILIMIT 163:INN3673C 511 550 589 mA
同上 ILIMIT 188:INN3674C 697 750 803 mA
同上 ILIMIT 213:INN3675C 883 950 1017 mA
同上 ILIMIT 238:INN3676C 1162 1250 1338 mA
同上 ILIMIT 300:INN3677C 1255 1350 1445 mA
同上 ILIMIT 375:INN3678C 1581 1700 1819 mA
同上 ILIMIT 425:INN3679C 1767 1900 2033 mA
同上 ILIMIT 525:INN3670C 2139 2300 2461 mA
同上 ILIMIT 138:INN3692C 416 450 483 mA
同上 ILIMIT 188:INN3694C 693 750 806 mA
同上 ILIMIT 238:INN3696C 1156 1250 1344 mA
同上 ILIMIT 425:INN3629C TBD 1900 TBD mA
同上 ILIMIT 300:INN3647C 1488 1600 1712 mA
同上 ILIMIT 425:INN3649C 1767 1900 2033 mA
同上 ILIMIT 325:INN3697C 1209 1300 1392 mA
同上 ILIMIT 425:INN3699C 1767 1900 2033 mA
同上 ILIMIT 525:INN3690C 2139 2300 2461 mA
增大限流(BPP 电容 4.7 µF,注 C) ILIMIT+1 138:INN3672C 500 550 600 mA
同上 ILIMIT+1 163:INN3673C 591 650 709 mA
同上 ILIMIT+1 188:INN3674C 864 950 1036 mA
同上 ILIMIT+1 213:INN3675C 1046 1150 1254 mA
同上 ILIMIT+1 238:INN3676C 1319 1450 1581 mA
同上 ILIMIT+1 300:INN3677C 1410 1550 1689 mA
同上 ILIMIT+1 375:INN3678C 1767 1900 2033 mA
同上 ILIMIT+1 425:INN3679C 1980 2130 2279 mA
同上 ILIMIT+1 525:INN3670C 2395 2576 2756 mA
同上 ILIMIT+1 138:INN3692C 495 550 605 mA
同上 ILIMIT+1 188:INN3694C 855 950 1045 mA
同上 ILIMIT+1 238:INN3696C 1305 1450 1595 mA
同上 ILIMIT+1 425:INN3629C TBD 2130 TBD mA
同上 ILIMIT+1 300:INN3647C 1674 1800 1926 mA
同上 ILIMIT+1 425:INN3649C 1980 2130 2279 mA
同上 ILIMIT+1 325:INN3697C 1343 1460 1577 mA
同上 ILIMIT+1 425:INN3699C 1980 2130 2279 mA
同上 ILIMIT+1 525:INN3690C 2395 2576 2756 mA

13.3 输出(Output)

参数 符号 条件 Min Typ Max 单位
导通电阻 RDS(ON) ID = ILIMIT+1(TJ = 25 ℃ / 100 ℃,列 Typ/Max):INN3629C — 0.35 / 0.49 TBD / TBD Ω
同上 RDS(ON) INN3672C — 6.30 / 9.77 7.25 / 11.24 Ω
同上 RDS(ON) INN3673C — 4.42 / 6.85 5.08 / 7.88 Ω
同上 RDS(ON) INN3674C — 3.22 / 4.99 3.70 / 5.74 Ω
同上 RDS(ON) INN3675C — 1.95 / 3.02 2.24 / 3.47 Ω
同上 RDS(ON) INN3676C — 1.34 / 2.08 1.54 / 2.39 Ω
同上 RDS(ON) INN3677C — 1.20 / 1.86 1.38 / 2.14 Ω
同上 RDS(ON) INN3678C — 0.52 / 0.78 0.68 / 1.02 Ω
同上 RDS(ON) INN3679C — 0.35 / 0.49 0.44 / 0.62 Ω
同上 RDS(ON) INN3670C — 0.29 / 0.41 0.39 / 0.54 Ω
同上 RDS(ON) INN3692C — 6.0 / 9.5 7.2 / 11.2 Ω
同上 RDS(ON) INN3694C — 3.5 / 5.2 4.1 / 6.0 Ω
同上 RDS(ON) INN3696C — 2.35 / 3.4 2.8 / 4.2 Ω
同上 RDS(ON) INN3647C — 1.20 / 1.98 1.53 / 2.52 Ω
同上 RDS(ON) INN3649C — 0.45 / 0.74 0.62 / 1.02 Ω
同上 RDS(ON) INN3697C — 0.97 / 1.45 1.56 / 2.16 Ω
同上 RDS(ON) INN3699C — 0.35 / 0.49 0.44 / 0.62 Ω
同上 RDS(ON) INN3690C — 0.29 / 0.41 0.39 / 0.54 Ω
关态漏电流 IDSS1 VBPP = VBPP+0.1 V,VDSS = 80% 峰值漏压,TJ = 125 ℃ — — 200 µA
同上 IDSS2 VBPP = VBPP+0.1 V,VDSS = 325 V,TJ = 25 ℃ — 15 — µA
漏极供电电压 — 注 A 30 — — V
热关断 / 迟滞 TSD / TSD(H) 注 A 135 / — 142 / 70 150 / — ℃

13.4 副边(Secondary)

参数 符号 条件 Min Typ Max 单位
FEEDBACK 脚电压 VFB TJ = 25 ℃ 1.25 1.265 1.280 V
最大开关频率 fSREQ TJ = 25 ℃ 118 132 145 kHz
FB 脚 AR 阈值 VFB(AR) — — 90 — %
FB 与 IS 脚 AR 定时器 tFB(AR) / tIS(AR) TJ = 25 ℃ — 49.5 — ms
BPS 脚空载电流 ISNL TJ = 25 ℃ — 325 485 µA
BPS 脚电压 VBPS — 4.20 4.40 4.60 V
BPS 欠压锁定阈值 / 迟滞 VBPS(UVLO)(TH) / VBPS(UVLO)(H) — 3.60 / — 3.80 / 0.65 4.00 / — V
限流电压阈值(外部电阻设定) ISV(TH) TJ = 25 ℃ 35.17 35.90 36.62 mV
FWD 脚击穿电压 VFWD — 150 — — V
最小关断时间 tOFF(MIN) — 2.48 3.38 4.37 µs
软启动频率斜坡时间 tSS(RAMP) TJ = 25 ℃ 7.5 11.8 19.0 ms
BPS 脚锁存/AR 命令关断阈值电流 IBPS(SD) — 5.2 8.9 12 mA
FB 脚短路阈值 VFB(OFF) TJ = 25 ℃ — 112 135 mV
SR 脚驱动电压(TJ = 25 ℃) VSR — 4.2 4.4 4.6 V
SR 脚电压阈值 VSR(TH) — — −2.5 0 mV
SR 脚拉电流 / 灌电流 ISR(PU) / ISR(PD) TJ = 25 ℃,CLOAD = 2 nF,fSW = 100 kHz 135 / 260 165 / 298 195 / 336 mA
上升时间(10–90%) tR TJ = 25 ℃,CLOAD = 2 nF(注 B):INN367x;INN364x、INN369x — 50;40 — ns
下降时间(90–10%) tF 同上 — 15 — ns
输出上拉电阻 RPU TJ = 25 ℃,VBPS = 4.4 V,ISR = 10 mA:INN367x;INN364x、INN369x 7.2;7.2 8.3;8.5 12;9.6 Ω
输出下拉电阻 RPD 同上 3.52 3.95 4.39 Ω

注:A. 该参数由特性表征(characterization)得出。B. 该参数由设计保证。C. 为保证限流正确,建议使用标称 0.47 µF / 4.7 µF 电容;BPP 电容容差须在目标应用全温区等于或优于下表(最小/最大电容值由特性表征保证)。

标称 BPP 电容值 容差下限 容差上限
0.47 µF −60% +100%
4.7 µF −50% N/A

建议使用至少 10 V / 0805 / X7R SMD MLCC。

14. 典型性能曲线(TYPICAL PERFORMANCE CURVES,图 26~48 清单)

代表性曲线(原版翻拍):

图 30 FORWARD 脚负压限值(VSR(TH) 与 −1.8 V 界、500 ns 标尺,PI 原版图 30,翻拍自手册)

图 31 标准限流 vs di/dt(归一化;PI 原版图 31,翻拍自手册)

图 26 最大允许漏电流 vs 漏电压(INN3672–INN3677,归一化绝对最大电流额定,0~800 V);图 27 输出特性(TCASE = 25/100 ℃;缩放系数 INN3672 1.00 / 3673 1.40 / 3674 1.95 / 3675 3.20 / 3676 4.60 / 3677 5.20);图 28 COSS vs 漏电压;图 29 漏极电容损耗(开关频率 100 kHz);图 30 FORWARD 脚负电压限值(0 V、VSR(TH)、−1.8 V 界,500 ns 标尺);图 31 标准限流 vs di/dt(归一化,di/dt = 1 对应相应 BP 电容的典型限流);图 32~35 INN369x 同类四图(缩放 3692 0.5 / 3694 1.0 / 3696 1.5);图 36 击穿电压 vs 结温(归一化 25 ℃;不含 INN3678C/3679C/3670C/3647C/3649C);图 37~40 PowiGaN INN3678C/3679C/3670C(缩放 0.62/1.0/1.4;图 40 连续/非重复运行两族);图 41~44 INN3697C/3699C/3690C(缩放 0.32/1.0/1.4);图 45~48 INN3647C/INN3649C(图 47 缩放 1.0/3.0;图 48 脉宽 1 µs、缩放 INN3647C 7:1.0 / INN3649C 9:2.0)。

15. 封装信息(InSOP-24D,POD-InSOP-24D Rev B)

关键尺寸(mm [inch]):本体 10.80 [0.425] × 13.43 [0.529];总安装高度 1.60 [0.063] max;本体厚 1.45~1.25 [0.057~0.049];参考尺寸 3.35 [0.132]、0.50 [0.020];引脚尖端跨距 2.71/2.59 [0.107/0.102],引脚 0.20 [0.008] 厚、0.15 [0.006] 共面性基准 C;5 引脚尖端 + 12 引脚尖端共 16 处 0.30/0.20 [0.012/0.008];Detail A(剖面):0°–8° 出脚角、0.81/0.51 [0.032/0.020]、站立高 0.25 [0.010] max、0.10 [0.004];PCB 焊盘布局 9.40 [0.370] × 12.72 [0.501],焊盘 0.75 [0.030] 宽、节距 1.58/1.58 [0.062/0.062]、0.41 [0.016] 缝隙。注:按 ASME Y14.5M–1994 标注;尺寸于塑体最外缘确定(不含溢料/飞边,含上下模错位,单侧最大模具凸出(protrusion)0.18 [0.007]);含镀层厚;控制尺寸为 mm [inch];基准 A、B 于基准 H 确定。

封装标记(PACKAGE MARKING):行 1 产品识别 C(如 INN3676C)+ 封装类型代号;行 2 批次代码 D(如 M6J542A);行 3 PI 注册商标 A + 装配日期码 B(年份末两位 + 2 位工作周,如 1738);行 4 测试子批与特性码 E(如 1 Hxxx)。

16. UL1577 额定值(Ratings for UL1577)

参数 条件 额定值 单位
原边侧电流额定 电流从引脚 16-19 流向引脚 24 1.5* A
原边侧功率额定 TAMB = 25 ℃(插座安装,TCASE = 120 ℃) 1.35 W
副边侧功率额定 TAMB = 25 ℃(插座安装) 0.125 W

*注:INN3697C 为 0.8 A;INN3647C 为 0.65 A;INN3649C 为 1.1 A。

17. 封装特性表(隔离参数全表)

参数 符号 条件 额定值 单位
电气间隙 CLR — 11.4 mm (min)
爬电距离 CPG — 11.4 mm (min)
绝缘穿透距离 DTI — 0.4 mm
相比漏电起痕指数 CTI — >600 V
输入-输出隔离电阻 RIO VIO = 500 V,TJ = 25 ℃(注 1) 10¹² Ω (min)
同上 RIO VIO = 500 V,100 ℃ ≤ TJ ≤ 125 ℃(注 1) 10¹¹ Ω (min)
输入-输出隔离电容 CIO (注 1) 1 pF
最大 RMS 工作隔离电压 VIORM(RMS) INN3672C–3677C;INN3678C–3670C;INN3692C–3690C 512;530;636 VRMS (max)
最大重复峰值隔离电压 VIORM(PK) INN3672C–INN3277C〔译注:原文如此,应为 INN3677C〕;INN3678C–3670C;INN3692C–3690C;INN3647C–3649C 725;750;900;1700 VPK (max)
最大瞬态峰值隔离电压 VIOTM 测试电压 = VIOTM,t = 60 s(鉴定):INN367xC / INN369xC;t = 1 s(100% 量产):INN367xC / INN369xC 6.6 / 6.6;8 / 8 kVPK (max)
最大浪涌隔离电压 VIOSM 浪涌测试 1.2/50 µs,IEC 60747-17 表 2:INN367xC / INN369xC 10.4 / 10.4 kVPK (max)
输入-输出测试峰值电压 VPD 方法 A、环境试验后子组 1,VPD = 1.6 × VIORM,t = 10 s(鉴定,局放 < 5 pC):INN3672C–3677C;INN3678C–3670C;INN3692C–3690C 1160;1200;140〔译注:原文印作 140,按 1.6 × 900 VPK 应为 1440,疑印刷缺字〕 VPEAK (min)
同上 VPD 方法 A、输入/输出安全试验后子组 2/3,VPD = 1.2 × VIORM,t = 10 s:INN3672C–3677C;INN3678C–3670C;INN3692C–3690C 870;900;1080 VPEAK (min)
同上 VPD 方法 B1、100% 产线测试,VPD = 1.875 × VIORM,t = 1 s,局放 < 5 pC:INN3672C–3677C;INN3678C–3670C;INN3692C–3690C;INN3647C–3649C 1360;1406;1688;3188 VPEAK (min)
绝缘电阻 RS VIO = 500 V,TJ = 150 ℃ >10⁹ Ω
气候类别 — — 40/125/21 —

注 1:屏障每侧所有引脚连在一起构成两端器件。注 2:封装绝缘特性(Package Insulation Characteristics)仅适用于 VDE 0884-17(IEC/EN 60747-17),且仅限 H 代号 −H608、−H609、−H610、−H611、−H612 器件[译注:此两注原文标于表内,正文编号与本表对应]。注 3:VDE 0884-17 认证对 INN3697C、INN3699C、INN3690C 与 INN364xC 器件待批准。

IEC 60664-1 额定表:基本隔离组 I;材料组 I;绝缘分类——额定电网 RMS 电压 ≤ 150 V:I–IV;≤ 300 V:I–IV;≤ 600 V:I–IV;≤ 1000 V:I–III。

18. 特性代号表(Feature Code Table¹,全表)与 MSL、ESD 表

特性 H601² H602² H605³ H606
反馈电阻 外部 外部 外部 外部
IS 检流电阻 外部 外部 外部 外部
ILIM 可选 是 是 是 是
原边故障响应 自动重启动 自动重启动 自动重启动 自动重启动
副边故障响应 自动重启动 自动重启动 自动重启动 自动重启动
自动重启动 VFB(AR) = 90% × VFB VFB(AR) = 过载 VFB(AR) = 90% × VFB VFB(AR) = 过载
过温保护 迟滞式 迟滞式 迟滞式 迟滞式
线 OV/UV 使能 使能 OV 禁用、UV 使能 使能
UV 定时器 tUV− = 35 ms(typ) 同左 同左 同左
副边开关/二极管短路保护 使能 使能 禁用 禁用
集成 VOUT OVP 使能 使能 使能 使能
峰值功率输出 否 是 否 是

注 1:最新更新请访问 www.power.com InnoSwitch 家族页面“Build Your Own InnoSwitch”。注 2:仅 INN3672C–INN3677C 可用。注 3:仅 INN3674C–INN3677C 与 PowiGaN 器件可用。

MSL 表:INN36xxC → MSL 3。ESD 与闩锁表:125 ℃ 闩锁(JESD78D)→ 所有引脚 > ±100 mA 或 > 1.5 × VMAX;人体模型 ESD(ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2014)→ 所有引脚 > ±2000 V;器件模型 ESD(JS-002-2014)→ 所有引脚 > ±500 V。

19. 订购信息(PART ORDERING INFORMATION)

型号结构 INN 3672 C - H601 - TL:InnoSwitch3 产品家族;EP 系列号;开关额定(7 = 725 V/750 V,9 = 900 V,2 = 1250 V,4 = 1700 V);封装标识(C = InSOP-24D);特性代号;卷带装及其他选项(TL = 卷带,每盘 2 k pcs)。

20. 修订历史(A→W)

A 试发布 02/17;B 导入发布 05/17;C 量产发布 09/17;D 增加 InSOP-24D 封装标记并小幅文字修订 06/18;D 更新第 1 页安规合规章节、参数表增加 CTI 08/18;E 增加 INN369x 系列 04/19;F 更新第 1 页先进保护章节 06/19;G 增加 GaN INN3679C/3670C,更新 IDSS1/IDSS2 08/19;H 增加 PowiGaN 商标名 09/19;I PCN-19281——更新图 17 与参数 VBPP(H)、IUV−、IOV(H)、IOV−、VV、tSS(RAMP)、ISR(PU)、tR、tF、RPU、VSR、IBPS(SD) 10/19;J 增加 INN3678C(导入发布)11/19;K 量产发布,新增应用设计例 02/20;L IDSS1 改为 VDS = 80% 峰值漏压 03/20;M 更新第 1 页安全信息、修正封装图笔误 06/20;N 更新封装特性表与 VDE 0884-11 器件清单 07/21;O 更新封装特性表与 VDE-0884-17 器件清单 09/21;P 1700 V 型号量产发布 06/22;Q 更新 IUV+、IUV−、IOV+、IOV(H) 09/22;R 更新第 1 页隔离电压、更新 VIOTM、删除 VISO 11/22;S INN3697C/3699C/3690C 导入发布 03/23;T 更新绝对最大额定表注 6/7 06/23;U INN3629C 1250 V PowiGaN 导入发布,加注 10,更新图 30/40 11/23;V 900 V PowiGaN INN3697C/3699C/3690C 量产发布,更新图 44 12/23;W PCN-23352——更新 ISR(PU)、ISR(PD)、tF、RPD 06/24。

21. 法律条款(要点)

产品随时可能为可靠性/可制造性改进而变更;PI 不承担使用所述器件/电路引起的任何责任,且明确不承担包括适销性、特定用途适用性、不侵犯第三方权利在内的所有默示保证。专利信息:文中所示产品与应用(含变压器构造与外部电路)可能被 PI 的美国/外国专利或 pending 申请覆盖;专利清单见 www.power.com。生命支持政策:未经 PI 总裁书面批准,PI 产品不得用作生命支持设备/系统关键元件。商标:Power Integrations、EcoSmart、InnoSwitch、InSOP、LinkSwitch、TinySwitch、TOPSwitch、PowiGaN、PI Expert 等为 Power Integrations, Inc. 商标(©2023)。销售支持网点:美国圣何塞总部及中国(上海/深圳)、德国、意大利、日本、新加坡、韩国、中国台湾、印度、英国等。


译者附注

  1. 文本层字形系统性误映射(已按原 PDF 页面图像逐项核实还原):µs→ms(如 tOFF(MIN) 3.38 µs、SOA 跳 2.5 周期 25 µs、SRS 30 µs 关断、tOFF>50 µs 断开、请求间隔/失沿超时 ~30 µs、去毛刺 <10 µs、QR 使能 20 µs、消隐 ~1 µs、图 15 注 t1+t2=1.5 µs);µF→mF(0.47/4.7 µF、2.2 µF、22 µF、1 µF、2~3 µF/W、200~300 µF/A);Ω→W(RDS(ON) mΩ、47 Ω、3.8 MΩ、10~47 Ω)。电气特性表内 µA/µs/mV 等提取正常,表值未受影响。
  2. 原文印刷问题(照录并标译注):§17 VIORM(PK) 行“INN3672C to INN3277C”应为 INN3677C;VPD 子组 1 INN3692C–3690C 印作 140(按 VPD=1.6×VIORM=1.6×900 应为 1440);§11 重复块图注“INN3379C”应为 INN3679C;§7.2 正文“C15 and C17”与原理图 C15/C16 不符;§6.2 降噪引擎谐振带两时间值 200 ms/83 ms 单位内部矛盾(按 5~12 kHz 应为 µs 量级);IS1 表第二组标签“INN3678C–INN3647C/INN3649C”按上下文应为含 INN3678C–INN3670C 与 INN3647C/INN3649C;INN3629C 多项参数 TBD(1250 V 产品为导入期)。
  3. 架构要点:FluxLink 磁隔离反馈(引线框+键合线电感耦合)是本族与 onsemi/TI 方案的根本差异——CV/CC 精度由副边直接检测、不受外部元件影响;限流斜坡(频率越高限流越大)+ 变频变电流 + 副边掌权(secondary control)构成其轻载效率框架;SRS/SOA 双前沿保护是 InSOP 集成功率开关防 BVDSS 击穿的关键。
  4. 特性代号(H601/H602/H605/H606)与 H 代号(−H608~−H612,VDE 0884-17 认证组)是两套不同编码,勿混淆;峰值功率输出版(H602/H606)的副边 AR 阈值为“过载”而非 90% VFB。

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