充电器设计新思路：如何减少电解电容体积？这个器件很关键！

时间：2020-11-03 09:53:48

关键字：充电器电源设计

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[导读]如何在保证性能的同时，设计出体积更小的充电器？

出品 21ic中国电子网王丽英

网站：21ic.com

时下，智能手机的功能和性能越来越强大，对电源也提出了更高的要求，电池容量越来越大、充电速度也越来越快，这就需要更高功率的充电器，市场上智能手机的充电电源功率从十几瓦、几十瓦不断提升，甚至达到上百瓦。在对更高功率、更快充电速度要求的同时，消费者还需要体积更小的电源。

如何在保证性能的同时，设计出体积更小的充电器?

工程师们面临着多方面的挑战：

一是缩小体积后带来的温升问题，二是增加开关频率缩小变压器体积所带来的EMI问题，不利于产品的最终量产，三是电源的功率与电容的容值相关，而电解电容的大体积不利于制造更小的充电器。

为此，Power Integrations公司（以下简称PI公司）推出了一款可以应对以上问题的MinE-CAP IC，从名字上来看，意思就是最小化电解电容的IC。MinE-CAP IC采用了PI公司独有的巧妙设计，将离线电源所需的高压大容量电解电容器的尺寸减半，使得适配器的尺寸最多缩小40%。

MinE-CAP IC允许设计人员在很大一部分储能中主要使用低电压额定电容，这样可以使这些元件的体积随电压线性缩小。从上图中可以看出，使用两颗160V低耐压的电解电容取代部分400V高耐压的大电解电容，体积得到了明显缩减，同时电容容量由原来的100微法提升到116微法。

之所以能做到这一点，得益于其中的奇妙设计：MinE-CAP器件可利用PowiGaN™氮化镓晶体管的小尺寸和低RDSon，根据交流输入电压条件，主动、自动连接和断开大容量电容网络的各个部分。使用MinE-CAP的设计人员可选用交流高输入电压所需的最小高额定电压大容量电容，并将大部分储能分配给低压电容，这些电容由MinE-CAP提供保护，直到在交流低输入电压下需要时为止。这种方法可大幅缩小输入大容量电容的尺寸，而不会影响输出纹波、工作效率或无需重新设计变压器。

相比传统的增加开关频率降低体积的做法，创新的MinE-CAP IC不仅可以大幅缩小电源的整体尺寸，同时还能减少元件数，降低EMI，并且避免与高频设计相关的变压器/箝位损耗增加的挑战。同时，MinE-CAP IC的创新设计还可以去掉启机期间用于浪涌电流限制的NTC。除了智能手机充电器，它还适用家电、电动工具、照明和汽车的市场。对于一些需要超宽输入电压范围电源的应用市场，MinE-CAP IC也非常适用，例如：不稳定的电网电压地区的应用等。