专访PI：深耕高集成电源芯片，全新架构支持最大220W输出

第三代半导体氮化镓（GaN）近几年在消费类电源产品中得到广泛应用，加速了传统小功率、大个头电源适配器的更新换代，电源产品的功率密度大幅提升。与此同时，随着USB PD3.1快充标准的发布，最大240W的输出功率也对整个电源系统的性能提出了更加严苛的要求。如何通过更简单的方式实现大功率、高性能、高密度的电源设计，已经成为广大电源工程师普遍面临的问题。

Power Integrations作为一家专注于半导体领域高压功率变换的技术创新型公司，在高集成电源芯片市场有着深厚的技术积累，目前已经针对氮化镓快充应用推出了一系列PowiGaN电源芯片，并拥有准谐振反激QR架构以及有源钳位ACF架构两种类型，可满足多种功率的高密度快充应用。与此同时，PI还推出了一款全集成PD电源芯片，更高的集成度为小功率快充电源设计提供了全新解决方案。

据了解，目前PI的氮化镓电源芯片已经被OPPO、小米、ANKER、努比亚、贝尔金、绿联、倍思等众多知名品牌的快充产品采用，得益于高的集成的特性，PI电源芯片在实现小体积电源设计时优势明显。

近期充电头网有幸采访了PI市场营销副总裁Doug Bailey，交流了PI在消费类电源市场的产品布局以及未来行业趋势。以下是本次采访的文字实录：

充电头网：PI有什么独特的设计，可以降低电源芯片的待机功耗？

PI：Power Integrations的EcoSmart技术担当电源的大脑，不仅提供产品运行所需的电压和电流，而且还智能地管理功率流，即使在轻载下也能保持高效率。没有负载时，EcoSmart技术可有效关闭电源，使功耗接近于零。迄今为止，据估计，EcoSmart技术已节省近1500亿千瓦时的能源。

充电头网：一直以来PI都是深耕电源芯片市场，协议芯片都来自其他合作伙伴。今年看到PI推出了集成PD协议的新品，请问这会不会与现有的合作伙伴形成竞争关系？PI是如何看待这一问题的？

PI：Power Integrations与所有领先的PD协议控制器公司开展合作，并推广采用Weltrend、Via Labs、Injoinic和其他供应商相关产品的参考设计。这使设计人员在使用Power Integrations的IC进行设计时可以选用他们喜欢的微控制器IC，我们将继续支持这项活动。在支持先进的多路输出设计以及利用各种复杂的协议选项和OEM特定的自定义协议和扩展方面，专业控制器供应商做得非常出色。

“集成”(Integration)是我们公司名称的组成部分。对于某些简单的应用，可以选用我们的InnoSwitch3-PD产品系列，这些器件内置USB C和PD微控制器以及InnoSwith3系列的其他常见元件，可最大限度地减少BOM数量。这是目前集成度最高的解决方案，非常适合低成本、小型、简单的USB接口设计。

充电头网：InnoSwitch4 系列电源芯片有很高的效率，请问PI对USB PD3.1使用的大功率电源芯片有布局吗？

PI：Power Integrations最新的InnoSwitch-4系列IC包括功率更大的氮化镓器件，其RDS(on)更低，因此损耗更低。当前面有一个PFC级时，InnoSwitch-4与Power Integrations的ClampZero有源钳位IC相结合，可以提供高达220W的功率，这对于大多数USB-PD 3.1适配器而言已足够。

充电头网：据了解，目前PI现有的芯片都是内置功率器件的高集成设计，功率最大可达到110W且无需散热片，那么针对最新的140W、240W快充电源，使用PI芯片如何才能实现？

PI：Power Integrations的工程师已经开发出更大功率、更高效的氮化镓开关，我们已经用这些新器件升级了InnoSwitch-4产品系列和ClampZero产品系列。InnoSwitch4-CZ可提供高达220W的功率。它不仅高效，而且易用，为可变输出电源的谐振变换器提供了一种更灵活、成本更低的替代方案。

充电头网：请问对于已经到来的USB PD3.1快充，PI觉得往后会在哪些领域有重大应用，而PI是否已做好了相应准备？

PI：我们现在看到有的充电器能够提供240W的功率。大多数消费电子产品和家用电器都支持240W的输出功率，因此我们看到USB PD3.1在达到该功率级别的应用中变得无处不在。

充电头网：请问PI如何看待快充市场的发展？

PI：有一个词被用来描述无法使用手机的恐惧：Nomophobia（无手机恐惧症）。更具体地说，根据LG的一项调查，“低电量焦虑症”是指当您的电池电量耗尽时所经历的恐惧感 -“导致您按照手机而不是您自己的方式生活”。

随着智能设备复杂性的增加，它们需要更多的电量，但用户（可能患有低电量焦虑症）希望充电速度越来越快。Power Integrations提供多种功率变换IC解决方案，以满足移动充电器市场的需求。InnoSwitch产品系列将初级、次级和反馈电路同时集成到一个表面贴装离线式反激开关IC中。InnoSwitch IC内部集成了高压初级侧开关（功率MOSFET或氮化镓(GaN)开关）、初级侧控制器、用于同步整流的次级侧控制器以及可省去光耦的FluxLink通信技术。

充电头网：请问PI是如何在电源芯片产品上体现降低碳排放？

PI：Power Integrations的主要目标之一是提高能源生产、传输和消费的效率。提高功率变换效率有助于减少能源浪费，因此需要产生的能源更少，这意味着，如果仍在使用化石燃料，碳排放就更少。

Power Integrations现在针对智能手机和适配器应用推出基于氮化镓的InnoSwitch4-CZ电源IC，其效率超过95%。我们还提供BridgeSwitch IC，可使400W以内的无刷直流电机驱动应用中的逆变器转换效率达到98.5%以上。我们还针对大功率应用推出了SCALE-iFlex LT双通道即插即用型门极驱动器，该器件可将多个并联EconoDUAL模块的性能提高20%，使用户可以从功率逆变器和变换器堆栈中节省每六个模块中的一个。此外，这些驱动器适配新能源发电和存储应用，可进一步减少碳排放。

充电头网：贵司在2022年将有哪些快充新品推出，方便透露一下吗？

PI：我们已经与领先的OEM和非原厂配件公司合作，利用我们最新的创新技术打造大功率适配器。敬请关注后续消息！

充电头网：目前PI氮化镓芯片累计出货量达到了多少颗？

PI：据可信的第三方报告显示，Power Integrations在2019年、2020年和2021年占据氮化镓电源市场的最大份额。我们对此表示同意，预计在可预见的未来我们仍将保持领先地位。

充电头网：请问PI未来有可能向无线充领域发展吗？

PI：无线充电是一项非常有趣的技术。我们为无线电源系统提供高效电源IC，我们正在密切跟踪市场发展，例如功率水平的提高，以确保我们能够继续为该市场领域提供高质量的解决方案。

充电头网总结

 

面对不断增长的氮化镓快充市场，老牌电源芯片厂商PI进行了全面的产品布局，得益于高集成合封芯片的技术优势，一颗芯片就能完成高密度快充电源的设计中的大部分功能。

 

在高性能的ACF电源架构方面，推出了InnoSwitch-4+ClampZero的组合，最高效率可达95%；对于低成本、小功率的氮化镓快充而言，PI推出了集成度更高的InnoSwitch3-PD产品系列。

 

在大功率快充领域，PI还布局了PFC芯片以及开发了更大功率、更高效的氮化镓开关，目前能够提供最大220W快充电源方案，满足现阶段USB PD3.1快充的应用需求。