innoswitch3 / 4
2024年06月25日
innoswitch3 / 4 Q&A

1.  Innoswitch3 工作模式是恒定導通時間還是恒定峰值電流模式?
    Ans:
    innoswitch3 既不是恒定導通時間及恒定峰值電流，innoswitch3 的操作行為，會是 Follow 規格書裡所看到的 Ilimit 跟 fsw 的曲線，
    透過調整電感儲能工作頻率以及電流大小控制來達到能量的調整，達到輸出功率調整的目的。

2.  Innoswitch 的 QR 工作模式是操作時調整電流跟頻率，去滿足規格書裡 Ilimit 跟 fsw 的曲線，這麼做有什麼優點?
    Ans:
    操作操作頻率會隨著負載越輕，頻率降低，優點是在輕載時透過頻率降低而減少 Switch loss。
&傳統 QR 輕載效率差的狀況。
    還可以讓整個轉換器設計在整個負載從輕載到重載變化過程中，都可以得到一個高效平坦化的效率變化。

3.  Innoswitch3 建議操作在 CCM 連續電流模式嗎?
    Ans:
    innoswitch3 也可以在 CCM 操作，CCM 可以獲得更大功率輸出，但因為 CCM 算是 Hard Switch，所以效率會變差。
    一般在 NB Adaptor 應用上會需要這個 CCM 操作，主要在有動態 Peak load 要求時，讓它在這條件下操作進入 CCM 模式，可以獲得更大功率，而穩態則操作在 DCM / QR，兩全其美。

4.  如何確保 innoswitch3/4 在全功率和標稱線路電壓下進行 QR 準諧振切換？
    Ans:
    為了實現 QR 準諧振開關所需的 resonant rings，我們將低壓滿載設計在接近進入連續模式 CCM 前的不連續模式 DCM 點，以達到波谷低壓切換的優點，
    由於 QR 發生在前 4 個 resonant rings，如果將滿載發生在4 個 resonant rings 之後，也就是設計過於 DCM，那麼開關切換就可能會發生在任何一電壓點，這會增加開關損耗。當然開關損耗與線路電壓相關，不過QR在任何線路電壓條件下都可以節省損耗。

5.  Innoswitch 的操作頻率是怎麼決定的?
    Ans:
    Innoswitch 操作時，其實不是真正決定頻率目標值。它的操作行為很簡單，當輸出回授低於回授目標值 1.265V 時，
    二次側控制器會像一次側控制器提出 Turn on 一次側開關的需求，一次側開關導通後，電感電流儲能上升，會觸發到內部 Ilimit 限制值曲線，觸發到隨即關斷一次側開關，完成一個週期的儲能，接著二次側導通提供能量給輸出。每個週期周而復始。
    內部 Ilimit 限制是條變化曲線，也就是規格書裡所看到的 Ilimit 跟 fsw 曲線由來。

6.  Maximum ON-Time 會發生在什麼條件，會有什麼影響?
    Ans:
    主要容易發生於，低壓輸入，輸出輕載的條件。
   負載變輕使得頻率隨負載減小而變低，ON Time 回隨之增加，
   當 ON Time 達到 maximum on-time 限制後，ON Time 無法隨負載持續降低而增加，此時 ON Time 會被固定住，所以電流最大值固定，僅靠頻率降低來減少輸出POWER， 不影響穩壓，只是操作不再 Follow 電流頻率變化曲線，只剩頻率下降變化。



7.  Minimum OFF-Time?
    Ans:
    主要容易發生於低壓輸入，輸出高壓，重載條件。主因負載變大導致頻率上升，當 OFF-Time 達到 Minimum off-time 限制值，
    因 OFF Time 被限制，間接導致頻率會被 Limit 無法再升高，導致輸出功率受限無法滿足更大的輸出要求。



8.  Innoswitch Datasheet 中說明輕載電流限制會降到 30% ILIMIT，但是 I-f 曲線顯示 ILIMIT 大約為 0.78 左右，而這時頻率已經降到 30kHz，這個怎麼理解？30% 對應的頻率為多少？
    Ans:
    當操作頻率達 2x~30kHz 附近，而負載持續減少，表示進入極輕載條件，Current limit 會持續下降至 40% 附近，接著 innoswitch 操作頻率以及 Current limit 會再同時降低，直到 Current limit 降至 30%，
    接著開始減少 Switch Cycle 數量。PWM Switch Cycle 所出現的數量，會以輸出能維持穩壓條件來決定。以滿足輸出能量需求決定數量，負載越輕，所謂能量需求越少，PWM Switch Cycle 次數就越少。

9.  為了提高轉換效率並減少開關損耗，InnoSwitch3 在當轉換器在斷續導通模式 (DCM) 下工作時，當主開關兩端的電壓接近其最小電壓時，強制進行開關。他的偵測方式是?
    Ans:
    他是利用 FWD 引腳電壓的峰值，當它上升到輸出電壓以上時，像初級開關提出 “ON” 的請求。

10.  什麼是 ARR，為什麼它很重要?
    Ans:
    Audible noise reduction 是 InnoSwitch3 中的聲音降噪功能。主要處理變壓器結構共振範圍 (ARR) 內的噪音。
因為變壓器在 ARR 所設定的頻段中容易最大振動（共振），從而放大可聽雜訊。透過消除 ARR 所設定的頻段裡的 Switch cycle，從而降低噪音問題。

11.  InSOP 包裝的主要優點是什麼?
    Ans:
    InSOP 是 MSL-3 等級。 InSOP 的薄型化封裝對於薄型化應用來說是一個優勢，而且它高低壓側所增加的爬電距離，有助於需要滿足嚴格標準（如中國 5000 m 要求）的電器和應用。

12.  什麼是大電容放電功能?
    Ans:
    當 Line UV 發生時，BPP 電容內部會有 2mA 內部分流器幫忙做放電。 這將釋放初級箝位 Clamp，並允許快速 AC Rest。

13.  INN3 跟 INN4 用原始標準線路設計，都可以適用在 24V 應用嗎?
    Ans:
    INN3 VOUT Pin 耐壓僅 27V，基於設計餘量考量，建議透過透過疊繞兩電壓級別輸出繞組，分別做為 VOUT Pin 訊號取樣及輸出供電。
    INN4 VOUT Pin 耐壓 34V，做在輸出電壓為 24V 的 case 有足夠的 margin, 變壓器二次側不需要做疊繞。

14.  INN3 and INN4 如果都做到 48V, 從 VOUT 規格，VOUT pin 電壓都只能在 27V 及 34V，所以這兩個 IC 在 48V 設計時，變壓器需要疊繞兩電壓級別輸出繞組，理解對嗎?
    Ans:
    是的, 都需要透過疊繞兩電壓級別輸出繞組，一組給 VOUT pin 做訊號判斷，另一高壓給輸出供電。

15.  列出 INN3 與 INN4 的差異,請參考下表.







16.  INN4 Vout pin 最高承受電壓為 34V，若是有個短暫的 OVP 會讓電壓達到 34V 以上( 例如 ~40V )，是可以利用時間長短來判斷會不會損傷IC嗎?
    Ans:
    當 VOUT-pin 超過規格耐壓後並無法利用時間長短來判斷 IC 不會損壞,因此設計時應保證 VOUT-pin 電壓要低於 Absolute Maximum Ratings.

17.  輸出 OVP 的測試一樣是可以短路 FB 下臂電阻做測試嗎?
    Ans:
    FB-pin 有 Short-circuit 保護,因此短路 FB-pin InnoSwitch 會直接進入保護，不會導致輸出電壓衝高，OVP 測試建議在迴授對地電阻再並聯一顆電阻，強迫電壓上升以觸發 OVP 保護線路動作。
    另外，還是建議同時驗證 FB-pin 對地短路，以及再並聯一顆電阻兩種異常行為，驗證兩種保護行為是否都正常。



18.  全電壓的應用下，由於 Printer 機種都會有 peak load 要求，例如 normal 90W 但是 peak load 會到 160W 若是超過 MOSFET 的 rating 一點，可以用 Eoss 來判斷是否可以承受嗎? 還是說 power rating 選擇必須把 peak load 也考慮進去?
    Ans:
    在全電壓機種，由於 InnoSwitch 的內部 current limit 為固定值，因此限制了最大的輸出功率，導致 Device 在低壓輸入下無法提供足夠的 peak power。因此無法在這個條件下使用。

19.  針對 PI Device 規格書裡的 Power Table 建議範圍，有什麼建議嗎?
    Ans:
    IC 內部 current limit 不同，因此最大輸出功率也不同，所以才有的規格書裡的功率對照，可以作為設計開始時的參考。
    不過實際選用時還是需要針對實際應用環境溫度工況的不同，考慮到整體IC損耗與散熱問題，做進一步的調整。

20.  因為回授也屬於 integrated，那 loop gain 要怎麼做量測?
. 也是以傳統方式在 FB 的上臂電阻前串個低阻抗 10 或 20ohm 的電阻，再注入擾動訊號進到回授網路?


  

    Ans:
    InnoSwitch 回授是所謂的 Fluxlink 技術，非光偶回授。
    innoswith 是數位式控制，不是傳統的類比式控制，因此無法用頻譜分析儀送入類比訊號做 Loop Gain 量測，我們建議以動態響應波形，做迴授穩定度的判斷。

21.  考慮到 Conduction EMI performance，SR MOSFET 有機會放在正端嗎?
    Ans:
    不行，InnoSwitch 的控制及驅動機制，SR-FET 一定要在 low side。

22.  我看保護可以選擇 auto restart or latch，可以做到 IC 本身 all latch control 嗎? 不想外接線路造成 layout 面積及零件數增加。
    Ans:
    保護模式可以透過不同的 Feature Code (H-code) 選擇保護行為，以達到 auto restart or latch 的保護，若無 all latch 版本，可透過申請生成新Feature Code (H-code) IC。

23.  請問 innoswitch 的設計跟傳統 flyback 的設計比較其優勢是什麼?
    Ans:
    Innoswitch 3 是單一個零件。不需要光耦合器。
    它可以滿足低輸入電壓開機，30V 開機，
    它可以耐受 1200V 的輸入電壓的應用場合 零件數少，使用空間小
    輸出電壓精度高，可以做到 < +/-3% 的輸出穩壓率 目前車用常見的隔離電源設計，通常是PSR設計，常見的 Flyback / FlyBuck， 要穩壓好，它就需要再加 Regulator，它當然會占空間，也會增加驗證的時間。
    innoswitch 3 動態響應快，當然你就有機會所小輸出電容尺寸 同樣在PSR要做到一樣的暫態響應，他只能透過增加輸出電容。
    穩壓好暫態好，對於兩組輸出設計，仍然可以有很好的穩壓， 當然你還可以輸出再外加 DC-DC。
    在高輸出電流下，同步整流可以提升效率降低溫度 這對於成本設計也有幫助。