基于ST VIPERGAN100的100W USB電源輸送適配器參考設(shè)計(jì)方案

EVLVIPGAN100PD是一個(gè) 100 W 的QR 模式的反激適配器電源，具有USB Type-CTM PD的高效能參考設(shè)計(jì)方案，它是一款基于 VIPERGAN100 的隔離式電源是一款新型離線高壓轉(zhuǎn)換器，具有 650 V HEMT 功率 GaN 晶體管，專為準(zhǔn)諧振反激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，能夠在寬范圍內(nèi)提供高達(dá) 100 W 的輸出功率。該方案具有：峰值效率 > 92%，符合IEC55022 B級(jí)傳導(dǎo)電磁干擾，有減少的EMI濾波器。評(píng)估板是使用意法半導(dǎo)體公司的新型先進(jìn)離線切換器VIPERGAN100開發(fā)的。為提高系統(tǒng)效率，在二次側(cè)整流部分運(yùn)用了SRK1001自適應(yīng)同步整流控制器。該評(píng)估板實(shí)現(xiàn)了一個(gè)強(qiáng)大的適配器，可針對(duì)輸出過壓、輸出欠壓、輸出過功率和輸出短路提供保護(hù)。用較少的物料清單獲得具有成本效益和快速設(shè)計(jì)的適配器。

    VIPERGAN100是一款高壓轉(zhuǎn)換器，專為中功率準(zhǔn)諧振ZVS（開關(guān)接通時(shí)的零電壓開關(guān)）反激式轉(zhuǎn)換器而設(shè)計(jì)，能夠在寬范圍內(nèi)提供高達(dá)75W的輸出功率，在歐洲范圍內(nèi)提供高達(dá)100W的輸出功率，或者在前端配備PFC。它集成了一整套功能，提供了一個(gè)極其靈活和易于使用的芯片，并有助于設(shè)計(jì)高效的離線電源。具有動(dòng)態(tài)消隱時(shí)間特征和谷同步功能的ZVS準(zhǔn)諧振操作，總是在漏極諧振的谷底時(shí)接通電源開關(guān)，降低了開關(guān)損耗，并在任何輸入線路和負(fù)載條件下最大化了總效率。先進(jìn)的電源管理和低靜態(tài)有助于實(shí)現(xiàn)低待機(jī)功耗。前饋補(bǔ)償使整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)的最大輸出峰值功率變化最小化。所有保護(hù)均為自動(dòng)重啟模式650V功率GaN，具有嵌入式傳感FET（Si）和高壓?jiǎn)?dòng)。QR操作具有動(dòng)態(tài)消隱時(shí)間和可調(diào)谷同步延遲功能，可在任何輸入線和負(fù)載條件下最大限度地提高效率。谷底鎖定，確保不斷的谷底跳躍。輸入電壓前饋補(bǔ)償，用于獨(dú)立于電源的OPP干預(yù)。自適應(yīng)突發(fā)模式，可在輕負(fù)載條件下進(jìn)行高級(jí)電源管理。抑制EMI的頻率抖動(dòng)。

    除了上述功能外，該設(shè)備還提供了顯著提高最終產(chǎn)品安全性和可靠性的保護(hù)功能：輸出過電壓保護(hù)、超溫保護(hù)（OTP）、過載保護(hù)（OLP）、棕色輸入/輸出保護(hù)，可將輸入電壓電平設(shè)置為通電和斷電轉(zhuǎn)換器，以及輸入過電壓保護(hù)（iOVP），可在輸入線路異常增加的情況下保護(hù)系統(tǒng)。

Demo 板原理圖：

 原廠鏈接：

100 W USB Power delivery adaptor reference design with VIPERGAN100 - Application note (st.com)

VIPERGAN100 - Advanced quasi-resonant offline high voltage converter with E-mode GaN HEMT - STMicroelectronics

?場(chǎng)景應(yīng)用圖

?產(chǎn)品實(shí)體圖

?展示板照片

ST

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?方案方塊圖

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?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

?輸入電壓：通用交流電，從90 VAC到264 VAC，頻率為47 Hz到63 Hz ?輸出電壓：?jiǎn)蜟型輸出5 VDC–20 VDC ?輸出功率：最大20 V 5 A 100 W。 ?尺寸：83.3 X 40.7 X 20 mm（長(zhǎng)X寬X高） ?功率密度（未裝箱）：>24 W/in3 ?PCB銅厚度為2.0 oz。 ?效率：滿足CoC Tier 2和DoE Level 6效率要求，230 VAC時(shí)峰值效率>920瓦 ?基于L6564的PFC級(jí)（在轉(zhuǎn)換模式（TM）下運(yùn)行的電流模式PFC控制器） ?基于VIPerGaN100高壓轉(zhuǎn)換器的反激級(jí)，帶有用于電壓調(diào)節(jié)的光耦反饋和SRK1001自適應(yīng)同步整流控制器，以提高系統(tǒng)效率 ?具有動(dòng)態(tài)消隱時(shí)間和可調(diào)谷同步延遲的準(zhǔn)諧振操作功能，以在任何輸入線路和負(fù)載條件下最大限度地提高效率 ?集成GaN IC VIPERGAN100實(shí)現(xiàn)了緊湊、簡(jiǎn)化的PCB布局和材料清單的減少 ?支持USB供電

?方案規(guī)格

?峰值效率：>92%。 ?符合IEC55022 B級(jí)傳導(dǎo)電磁干擾，即使有減少的EMI濾波器。 ?符合RoHS。 ?具有動(dòng)態(tài)消隱時(shí)間和可調(diào)谷同步延遲功能的QR操作，可在任何輸入線路和負(fù)載條件。 ?自適應(yīng)突發(fā)模式，可在輕負(fù)載條件下進(jìn)行高級(jí)電源管理。 ?抑制EMI的頻率抖動(dòng)。