Power Integrations公司推出了编号为RDR-641的参考设计，是一个40W可变输出电源参考设计，描述了一个5A CV/CC充电器（3V至8V范围），使用InnoSwitch3-Pro反激式开关IC和MICROCHIP的PIC16F18325微控制器切换到8V至20V范围内的恒定功率。PIC16F18325通过I²C接口控制InnoSwitch3-Pro，对其COMMAND和遥测寄存器进行编程。该设计展示了InnoSwitch3-Pro控制器高集成度可实现的高功率密度和高效率。

图1 使用InnoSwitch3-Pro的电源设计的电路板顶部和底部视图

注：要将此设计用于充电器/适配器，可能需要修改电路板以匹配外壳的形状和形状因数。需要评估ESD和线路浪涌性能，并根据修改后的设计调整布局。

图2 使用InnoSwitch3-Pro的电源设计的原理图

设计要点

1. 输入EMI滤波

保险丝F1隔离电路并提供元件故障保护。共模扼流圈L2与电容器C1和C8一起提供EMI衰减。桥式整流器BR1对AC线路电压进行整流，并将全波整流的DC提供给由C2、L1和C3组成的π滤波器。该滤波器提供差分和共模噪声滤波。热敏电阻RT1限制电源连接到输入交流电源时的浪涌电流。

2. InnoSwitch3-Pro IC 初级侧

变压器初级绕组的一端连接到整流的直流总线，另一端连接到InnoSwitch3-Pro IC MOSFET（U1）的漏极端子。电阻R6和R7提供输入线电压检测，并通过U1的V引脚使用欠压和过压保护。

由二极管D1、电阻器R1和R2以及电容器C4组成的简单RCD钳位在U1内的MOSFET关闭瞬间限制U1的峰值漏极-源极电压，钳位有助于消散存储在变压器T1的漏抗中的能量。

InnoSwitch3-Pro是自启动的，使用内部高压电流源在首次施加AC时为BPP引脚电容（C7）充电。在正常操作期间，初级侧块由变压器T1上的辅助绕组供电。使用二极管D2对辅助（或偏置）绕组的输出进行整流，并通过电容器C6进行滤波。电阻器R4限制提供给BPP引脚的电流。包括电阻器R3、BJT Q1和齐纳二极管VR1的线性稳压器可防止通过R4的电流发生任何变化。包括电阻器R8和电容器C5的RC网络将阻止高频电压环通过二极管D2上，这减少了辐射EMI。

齐纳二极管VR2提供初级检测的输出过压保护。在反激式转换器中，辅助绕组的输出跟踪转换器的输出电压。如果转换器输出端出现过压，辅助绕组电压会升高并导致VR2击穿，从而导致电流流入InnoSwitch3-Pro IC U1的BPP引脚。如果流入BPP引脚的电流增加到ISD阈值以上，InnoSwitch3-Pro控制器将锁定并防止输出电压进一步增加。电阻R5限制注入BPP引脚的电流。

2. InnoSwitch3-Pro IC 次级侧

InnoSwitch3-Pro IC的次级侧提供输出电压、输出电流检测并驱动一个MOSFET以提供同步整流。变压器的次级侧由MOSFET Q2和Q5整流，并由电容器C10和C11滤波。通过RC缓冲器R9和C9降低开关瞬态期间的高频振铃，否则会产生辐射EMI。

Q2和Q5的栅极由InnoSwitch3-Pro IC中U1内部的次级侧控制器导通，基于通过电阻器R10感测的次级绕组电压并馈入IC的FWD引脚。通过将电阻器R25和R26与相应FET的栅极串联来实现两个FET Q2和Q5的电流共享。

在连续导通（CC）工作模式下，MOSFET在次级侧从初级侧命令一个新的开关周期之前关闭。在非连续工作模式下，当MOSFET两端的压降低于大约VSR（TH）的阈值时，功率MOSFET关闭。初级侧功率MOSFET的次级侧控制避免了两个MOSFET交叉传导的任何可能性，并提供极其可靠的同步整流。

InnoSwitch3-Pro IC的次级侧由次级绕组正向电压或输出电压自供电。连接到InnoSwitch3-Pro IC U1的BPS引脚的电容C13为内部电路提供去耦。

在CC操作期间，当输出电压下降时，器件将直接从次级绕组供电。在初级侧功率MOSFET的导通期间，次级绕组两端出现的正向电压将用于通过电阻R10和内部稳压器对次级旁路引脚去耦电容C13充电。这样可以将输出电流调节保持在3.0V以下。低于此水平，设备进入自动重启状态，直到输出负载降低。VOUT引脚和SECONDARY GROUND引脚之间需要电容C12，用于VOUT引脚的ESD保护。

通过监视IS和SECONDARY GROUND引脚之间的电阻器R11两端的电压降来检测输出电流。大约32mV的阈值可减少损耗。在IS和SECONDARY GROUND引脚之间需要去耦电容C23，以提高CC精度。一旦超过内部电流检测阈值，器件就会调节开关脉冲的数量，以保持固定的输出电流。当输出电流低于CC阈值时，器件以恒定电压模式工作。输出电压由I²C接口设置。

N-MOSFET Q3构成总线开关，由InnoSwitch3-Pro IC上的VB/D引脚控制。从MOSFET的源极到其栅极需要电阻器R12和二极管D4，以在总线开关断开时提供电压放电路径。输出端需要使用电容C21进行ESD保护。

4. 数字控制功能

在此设计中，PIC16F18325是I²C主器件，InnoSwitch3-Pro是从器件。InnoSwitch3-Pro的输出直接为MCU的μVCC输出引脚供电。

PIC单片机通过其I2C线与InnoSwitch3-Pro IC的SDA和SCL引脚（均为3.3 V和5 V兼容）进行通信。SDA和SCL线分别需要上拉电阻R24和R23至μVCC引脚。μVCC引脚需要去耦电容C20。

MCU通过I²C通信实现输出电压和电流的动态控制以及许多可配置功能。在此设计中，I²C通信设置为400kHz。