VIPERGAN50 是 VIperPlus 系列的第一個(gè)成員，可在廣泛的工作電壓（9 V 至 23 V）下提供高達(dá) 50 W 的功率。這也是我們第一款采用氮化鎵 （GaN） 晶體管的 VIPer器件。得益于 650 V GaN 器件，VIPERGAN50 在自適應(yīng)突發(fā)模式開啟的情況下，待機(jī)時(shí)所需的功率不到 30 mW。此外，它的保護(hù)功能提高了它的穩(wěn)健性并有助于縮減材料清單。其 QFN 5 mm x 6 mm 封裝也使其成為業(yè)內(nèi)功率輸出最小的器件之一。VIPERGAN50 已批量供貨，帶有 USB-C 供電端口的開發(fā)板即將面世。

為什么選擇 QR ZVS 反激式轉(zhuǎn)換器？

應(yīng)用不斷需要更高的功率密度

在我們2002 年 11 月的應(yīng)用筆記 AN1326中，我們解釋了工程師經(jīng)常在電視的開關(guān)模式電源 （SMPS） 中使用準(zhǔn)諧振 （QR） 零電壓開關(guān) （ZVS），也稱為開啟時(shí)的谷底開關(guān)。其他電器。雖然今天仍然如此，但拓?fù)洮F(xiàn)在在更多的產(chǎn)品中。原因是功率包絡(luò)每過十年就變得越來越密集。例如，電視現(xiàn)在推動(dòng)更多像素，同時(shí)具有更嚴(yán)格的功耗要求。同樣，雖然 50 W 充電器并不新鮮，但消費(fèi)者需要的電源看起來和感覺都不像巨大的熱磚和快速充電的筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)等。

QR ZVS 反激式轉(zhuǎn)換器不斷需要更高的效率

由于其效率，該行業(yè)經(jīng)常求助于 QR 轉(zhuǎn)換器。在傳統(tǒng)的 PWM 轉(zhuǎn)換器中，器件在電壓最高時(shí)開啟，這會(huì)導(dǎo)致功率損耗隨著開關(guān)頻率的增加而增加。工程師可以使用緩沖電路來緩解這種情況，但提高效率的最佳方法是軟開關(guān)，這意味著在電壓或電流為零時(shí)進(jìn)行開關(guān)。為此，諧振（電感-電容或 LC）將方形信號(hào)轉(zhuǎn)換為正弦波形。在 ZVS 中，開啟發(fā)生在曲線的底部或谷底。多年來，工程師們?cè)噲D提高 QR ZVS 反激式轉(zhuǎn)換器的效率，而 GaN 正好給了他們一個(gè)新的答案。

為什么選擇今天的 VIPERGAN50？

氮化鎵晶體管

VIPERGAN50 使用與MASTERGAN 系列相同的 650 V GaN 晶體管，因此具有類似的優(yōu)勢(shì)。例如，GaN 的高電子遷移率意味著該器件可以承受高開關(guān)頻率。因此，它可以處理更大的負(fù)載，同時(shí)遭受的損失要少得多。因此，GaN 能夠創(chuàng)建能夠輸出更多功率同時(shí)縮小其整體占地面積的電源。VIPERGAN50 也具有很高的象征意義，因?yàn)樗潜姸喈a(chǎn)品中的第一個(gè)。隨著 ST 繼續(xù)優(yōu)先考慮 GaN，我們將使用更高等級(jí)的晶體管。因此，業(yè)界可以期待未來的 VIPERGAN 模型具有更大的輸出功率。

多模式操作

由于多模式操作，新設(shè)備優(yōu)化了其性能。簡(jiǎn)而言之，VIPERGAN50 根據(jù)其負(fù)載調(diào)整其開關(guān)頻率。在重負(fù)載期間，準(zhǔn)諧振電路將 GaN 導(dǎo)通與變壓器去磁（ZCD 引腳）同步，以最大限度地減少損耗。同樣，重載或中等負(fù)載會(huì)觸發(fā)跳谷。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)負(fù)載降低時(shí)，晶體管可以跳過一個(gè)或多個(gè)谷底。在這種情況下，開關(guān)頻率會(huì)降低以限制損耗。

同樣，頻率折返模式在中等和輕負(fù)載期間降低頻率，但確保其保持在某個(gè)閾值以上以防止噪聲。最后，在輕載或空載時(shí)，突發(fā)模式可以將開關(guān)頻率限制在幾百赫茲，同時(shí)保持恒定的峰值電流以防止噪聲。在最后一種模式下，VIPERGAN50 的功耗低于 30 mW，靜態(tài)電流僅為 900 μA。因此，新設(shè)備可以幫助滿足要求更高能效以節(jié)省全球資源的新環(huán)境法規(guī)。

VIPERGAN50的多模式操作

保護(hù)功能

傳統(tǒng)上，工程師添加外部設(shè)備以提供安全功能并保護(hù)其電路。VIPERGAN50 大大提高效率的事實(shí)意味著 ST 有空間包含更多的安全功能。因此，設(shè)計(jì)人員在他們的板上需要更少的組件，從而減少了他們的 BOM。例如，新器件是 VIPer Plus 系列中第一款提供輸入過壓保護(hù) （iOVP） 以防止突然電壓尖峰的器件。類似地，欠壓/欠壓功能通過設(shè)置啟動(dòng)運(yùn)行的最小輸入電壓和停止運(yùn)行的最小輸入電壓來監(jiān)控電源電壓，以保護(hù)系統(tǒng)免受不可靠電源的影響。這些功能是在更常見的過熱和過載/短路保護(hù)之上的。

審核編輯：郭婷