USBPD 3.0 和 Type-C 連接器的采用有望使以前細分的電子市場的電源適配器標準化。旅行者需要為筆記本電腦和手機攜帶單獨適配器的日子已經一去不復返了。售后適配器制造商正致力于服務這一新的市場機會。對高效率、高性價比更高功率密度解決方案的需求從未如此強烈
　　額定功率低于 75W 的適配器可分為：輸入濾波器、二極管整流器、輸入和輸出電容器、IC 控制器、輔助電源、磁性元件、功率器件和散熱器。集成解決方案在縮小和簡化轉換器方面取得了長足進步，目前最大的剩余組件是磁性元件、輸入“大容量”電容器、輸出電容器和 EMI 輸入級。大量研究和工程工作都集中在高頻 AC/DC 轉換器設計上，以減小磁性元件的尺寸。然而，輸入大容量電容器占用的體積與適配器內的磁性元件相同或更大。
　　Power Integrations 的一款新 IC MinE-CAP 旨在解決通用輸入設計的輸入大容量電容優(yōu)化問題。使用 Power Integrations 的 PowiGaN 氮化鎵技術，MinECAP 可以安全地在通用輸入設計中使用額定電壓為 160 V 的電容器，從而將大容量電容器體積減少高達 50%。
　　MinE-CAP 是一種低阻抗開關電路，與低壓電容器（圖 1 中的 CLV）串聯(lián)。它監(jiān)控 CLV 兩端的電壓，并在輸入線電壓在閾值附近增加/減少時連接和斷開電容器。MinE-CAP 電路可與高頻功率轉換級配對，以最大限度地節(jié)省空間。
　　系統(tǒng)考慮事項　　通用電源適配器的經驗法則是，當設計考慮因素低至 90 VAC 時，直流總線電容值（單位為F）應選擇為輸出功率要求（單位為瓦）的 1.5 到 2 倍。對于僅高壓線路應用，總電容可以顯著降低?？紤]到這一關鍵概念，MinE-CAP 可使設計人員顯著減小輸入大容量電容器的尺寸。下圖顯示了典型 MinE-CAP 應用的原理圖布局。

　　圖 1. 典型的 MinE-CAP 應用
　　CHV 是一種高壓電容器（額定電壓為 400 V），通常占總電容的 20% 左右。CLV 是一種低壓電容器（額定電壓為 160 V），占總電容的 80% 左右。這種電容分割使電容器體積最多可減少 50%，從而使適配器整體尺寸最多可減少 40%?！∩蠄D是典型的 65 W 適配器，需要單個 400 V、100 ?F 電容器。下圖顯示了在完全相同的 65 W 適配器設計中使用 MinE-CAP 所節(jié)省的空間?？傒斎腚娙莘譃閮蓚€ 160 V、47F 電容器和一個 400 V、22 ?F 電容器。因此，總電容實際上增加了 16%，同時，大容量電容器的體積減少了 40%。

　　圖 3. 用于低線啟動的充電算法
　　典型應用
　　設計人員可以采用現(xiàn)有設計并修改輸入大容量電容級，以減少輸入級占用的空間。這樣他們就可以縮小外殼，或者相反，他們可以在同一個外殼內添加更多電容并增加功率。
　　MinE-CAP 的另一個設計用途是用于需要峰值功率傳輸的應用。板載協(xié)議芯片越來越多地與被充電設備進行雙向通信。這些芯片通常監(jiān)控和報告適配器溫度、故障和功率傳輸能力。設計人員利用這種雙向通信來提供 1.5 到 2 倍的標稱功率。這些峰值功率算法顯著縮短了充電時間。然而，輸入大容量電容限制了峰值功率傳輸能力。使用 MinE-CAP，可以使用相同的空間顯著增加輸入大容量電容。這即使在低線路下也能延長峰值功率傳輸時間。
　　MinE-CAP 基礎知識
　　MinE-CAP 通過精確充電和監(jiān)控 CLV 兩端的電壓來工作，僅在需要最大輸入電容時才在低交流線路上將此電容器引入電路。MinECAP 旨在根據需要在每個線路交流周期內動態(tài)地接合和斷開 CLV。因此，電源在整個指定輸入電壓范圍內平穩(wěn)運行。對于圖 2 中引用的設計，有效低線路總大電容為 116 ?F，而有效高線路大電容為 22 ?F。
　　當系統(tǒng)處于高壓狀態(tài)時，MinE-CAP 通過 VTOP 和 VBOT 測量 CLV 上的差分電壓。它會調節(jié) CLV 上的電壓，以在出現(xiàn)線路或負載階躍時支持電力輸送。
　　MinE-CAP 啟動
　　傳統(tǒng)上，啟動時流入大容量電容器的浪涌電流會影響保險絲、橋式整流器和電容器的可靠性，因為該電流僅受線路阻抗和輸入濾波器的限制。隨著適配器功率額定值的增加，浪涌電流也會增加，通常需要使用 NTC 熱敏電阻來保護保險絲和二極管橋。然而，NTC 熱敏電阻會降低系統(tǒng)的整體效率，并在輸入級增加熱點。因此，保險絲和二極管橋通常尺寸過大，而熱敏電阻尺寸過小，以限制其對系統(tǒng)效率的影響。
　　在 MinE-CAP 設計中，80% 的大容量電容在啟動時與應用脫離。在低壓啟動條件下 (VIN < 150 VAC)，MinE-CAP 執(zhí)行精確控制的 CLV 主動充電。在低壓啟動條件下，在啟用 DC/DC 轉換器之前，預充電 CLV 以支持全功率能力非常重要。MinE-CAP IC 將內部高壓開關配置為電流源，以提供精確、恒定電流、脈沖充電的 CLV，見圖 3。這種方法允許快速充電 CLV，并確保電源準備好在從初始 AC 線路連接開始的 250 毫秒內提供全功率。這種受控的 CLV 充電使 MinE-CAP 設計能夠消除浪涌 NTC 熱敏電阻，通過消除熱點和提高轉換效率來改善整體系統(tǒng)設計。
　　對于高壓線路應用 (VIN > 150 VAC)，CHV 單獨支持全功率傳輸。MinE-CAP 執(zhí)行 CLV 的緩慢充電并將電壓調節(jié)至電容器額定電壓以下。這可改善線路斷電導致的電源保持時間。
　　保護功能
　　除了精確的啟動算法外，MinE-CAP 還集成了一系列保護功能，包括過熱、引腳開路/短路故障檢測和浪涌保護。發(fā)生故障時，MinE-CAP 會將 CLV 從系統(tǒng)中分離出來。為了防止系統(tǒng)進一步損壞，MinE-CAP 通過 L 引腳將故障信息傳達給電源轉換級。此多用途引腳還用于在正常工作條件下將直流總線電壓信息傳達給電源控制器 IC。
　　GaN 供電的 MinE-CAP 可在通用輸入設計中使用額定電壓為 160 V 的電容器，而這些設計通常僅限于額定電壓為 400 V 的電容器，從而節(jié)省空間，相當于采用更高開關頻率所節(jié)省的空間。精密啟動算法消除了對 NTC 熱敏電阻的需求，而不會影響最終用戶體驗。直流總線電壓和故障信息通過 L 引腳傳送到 DC/DC 轉換器。將 MinE-CAP 與 InnoSwitch IC 系列配對可最大限度地提高集成度、最大限度地減少元件數量、簡化布局并優(yōu)化電源尺寸。