從INN3990CQ探索替代12V輔助電源電池的電源方案

傳統 12V 輔助電源電池，在性能上存在低溫性能差、充放電循環(huán)后容量衰減、壽命有限等不足，同時(shí)傳統電池長(cháng)期更換及維護成本高，體積和重量龐大并且難以智能化管理。為了克服已上痛點(diǎn)，市面上誕生了替代12V輔助電源電池的電源方案。本文將圍繞PI的InnoSwitch 3-AQ INN3990CQ，探索其替代12V輔助電源電池的電源方案。

小身板大能量的INN3990CQ

InnoSwitch3-AQ INN3990CQ是該電源方案的核心器件，專(zhuān)為汽車(chē)應用設計。它集成了900V開(kāi)關(guān)和FluxLink反饋技術(shù)，具備恒壓/恒流準諧振反激式開(kāi)關(guān)功能。這種集成設計減少了外部元件的使用，使得功率變換級僅需66個(gè)元件（不包括輸入和輸出端口），有效簡(jiǎn)化了電路結構 。同時(shí)，其能直接檢測輸出電壓，并通過(guò)FluxLink向初級側提供快速、準確的反饋，實(shí)現對輸出電壓的精準調整，確保了電源輸出的穩定性。

核心技術(shù)分析

作為InnoSwitch3-AQ系列的產(chǎn)品，INN3990CQ同樣采用了反激式變換器拓撲結構，這種技術(shù)可實(shí)現從高壓輸入獲得絕緣的低壓輸出。反激式變壓器T200的初級繞組連接高壓直流輸入和INN3990CQ內部的功率MOSFET開(kāi)關(guān)的漏極端子，在初級側和次級側之間提供可靠的電氣隔離，滿(mǎn)足汽車(chē)電氣系統對安全性和穩定性的嚴格要求。    

為了實(shí)現高精度的電壓調整，該方案采用了多種技術(shù)手段。一方面，通過(guò)電阻R113和R114構成基本分壓器反饋網(wǎng)絡(luò )，為IC200的FB引腳提供參考電壓，初步設置輸出電壓 。另一方面，引入高精度電壓調整（PVR）電路，使用具有高精度參考電壓（ATL431）的外部誤差放大器來(lái)控制FB引腳。PVR電路通過(guò)向IC200的FB引腳注入直流偏置電流，補償電壓降，減小輸出端的直流誤差，使得輸出電壓調整率可控制在1%以?xún)取?/p>

該電源設計嚴格遵循IEC - 60664第1部分和第4部分的爬電距離和電氣間隙要求，在初級（高壓輸入）側和次級（輸出）側之間采用加強絕緣，使用500V加強絕緣變壓器，滿(mǎn)足了汽車(chē)電氣系統在高壓環(huán)境下的絕緣安全需求，有效防止了電氣故障和漏電風(fēng)險。

電路設計亮點(diǎn)

輸入濾波電路：旁路電容C205至C207用于濾除輸入噪聲，同時(shí)減小初級側電流環(huán)路。在選擇這些電容時(shí)，充分考慮了電壓額定值和爬電距離、電氣間隙要求，確保其在汽車(chē)復雜的電氣環(huán)境中能穩定工作，有效降低輸入噪聲對電源系統的影響。    

高壓側電路：除了反激式變換器和相關(guān)保護電路外，IC200具有自啟動(dòng)功能，利用內部高壓電流源對BPP電容（C210）進(jìn)行充電。正常工作期間，變壓器T200的輔助繞組為IC200的初級側供電，這種設計減少了內部高壓電流源的功耗，提高了整體效率，降低了IC200的發(fā)熱 。

低壓側電路：INN3990CQ的次級側承擔著(zhù)輸出電壓檢測、輸出電流檢測以及為同步整流MOSFET（SR FET）提供柵極驅動(dòng)的重要功能。SR FET Q100和Q101對變壓器次級繞組電壓進(jìn)行整流，配合輸出電容濾波，確保輸出穩定的直流電壓。同時(shí)，通過(guò)一系列電阻、電容組成的網(wǎng)絡(luò )，如RC型緩沖器、低通濾波器等，抑制高頻振蕩，降低電壓尖峰，保證了低壓側電路的穩定運行 。

超92%的滿(mǎn)載效率

根據報告顯示，該電源在整個(gè)輸入電壓范圍內滿(mǎn)載效率≥92%，展現出了優(yōu)秀的能量轉換能力。無(wú)論是輸入電壓效率（描述輸入電壓變化對電源整體效率的影響），還是負載效率（體現輸出負載條件變化對電源整體效率的作用），都表現出色。在不同環(huán)境溫度（如85°C、 - 40°C、25°C）和輸入電壓條件下，效率曲線(xiàn)穩定，能滿(mǎn)足汽車(chē)在各種工況下的高效運行需求 。    

測量結果顯示，輸出電壓負載調整率和輸入電壓調整率均能達到1%，這意味著(zhù)在負載變化或輸入電壓波動(dòng)時(shí)，電源能夠保持輸出電壓的高度穩定。無(wú)論是在不同的輸入電壓下改變負載，還是在固定負載下改變輸入電壓，輸出電壓的波動(dòng)都被控制在極小的范圍內，為汽車(chē)電子設備提供了穩定的供電環(huán)境 。

另外一大優(yōu)勢是該方案在負載動(dòng)態(tài)響應測試中，該電源對突然的負載變化響應迅速。在85°C環(huán)境溫度下，0%至90%和10%至90%瞬態(tài)負載輸出電壓紋波均在可接受范圍內，且輸出電壓能夠快速恢復穩定，這對于汽車(chē)在行駛過(guò)程中電氣負載的頻繁變化具有重要意義，確保了電氣系統的穩定性和可靠性 。

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使用InnoSwitchTM3-AQ INN3990CQ的適用于汽 車(chē)400V系統的100W電源