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STMicroelectronics EVLVIPGAN100PD 100W USB供電 (PD) 參考設(shè)計基于VIPERGAN100高壓轉(zhuǎn)換器。該參考設(shè)計具有>92.6%峰值效率、100W最大輸出功率以及>24W/in^3^功率密度。EVLVIPGAN100PD USB Type C? 3.0 PD適配器參考設(shè)計具有90VAC至264VAC通用交流輸入電壓范圍和47Hz至63Hz頻率范圍。該參考設(shè)計實現(xiàn)了強大的適配器，提供輸出過功率、輸出欠壓、輸出過壓和輸出短路保護(hù)。EVLVIPGAN100PD參考設(shè)計可幫助設(shè)計人員以簡短的物料清單開發(fā)適配器，從而快速獲得高性價比設(shè)計。該參考用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦和手持設(shè)備的交流-直流智能充電器。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics EVLVIPGAN100PD 100W USB PD參考設(shè)計數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

通用交流輸入電壓范圍：90VAC 至264V AC ，頻率范圍：47Hz至63Hz
最大輸出功率：100W
單路Type-C 5V DC ÷20VDC輸出電壓
固定PDO：5V@3A、9V@3A、12V@3A、15V@3A和20V@5A
峰值效率：>92.6%
功率密度：>24W/in ^3 ^ （無盒）
支持USB供電協(xié)議

示意圖

STMicroelectronics 100W USB PD參考設(shè)計技術(shù)解析

一、設(shè)計概覽與核心特性

?EVLVIPGAN100PD? 是意法半導(dǎo)體推出的100W USB Type-C? 功率傳輸（PD 3.0）適配器參考設(shè)計，具有以下核心特性：

?輸入電壓范圍?：90–264 VAC（47–63 Hz），兼容全球電網(wǎng)
?輸出配置?：單Type-C接口，支持5V–20V寬電壓輸出
?固定PDO配置?：
- 5V@3A（15W）
- 9V@3A（27W）
- 12V@3A（36W）
- 15V@3A（45W）
- 20V@5A（100W）
?能效表現(xiàn)?：峰值效率>92.6%，功率密度>24 W/in3（未封裝狀態(tài)）
?協(xié)議支持?：完整硬件USB PD協(xié)議棧，符合USB PD標(biāo)準(zhǔn)

二、關(guān)鍵芯片架構(gòu)與功能分工

?芯片型號?	?功能角色?
?VIPERGAN100?	高壓GaN準(zhǔn)諧振反激控制器，集成650V高壓啟動單元，支持光耦反饋電壓調(diào)節(jié)
?STUSB4761?	Type-C/USB PD控制器，提供可編程VBUS電壓/電流保護(hù)、高側(cè)電流檢測、CC/CV調(diào)節(jié)
?SRK1001?	次級同步整流控制器，專為反激拓?fù)鋬?yōu)化，支持最高300kHz工作頻率
?L6564?	過渡模式PFC控制器，降低輸入電流諧波失真（THD）

三、電路結(jié)構(gòu)深度解析

?1. 前級PFC電路?

基于L6564的過渡模式PFC，通過 choke 電感（L2）和快速二極管（D6）提升功率因數(shù)
關(guān)鍵元件：
- 輸入濾波網(wǎng)絡(luò)（CM1/CM2 + C1/C2）
- 整流橋BR1（GBU10K-BP）
- 母線電容C16（47μF）支撐PFC輸出

?2. 主功率變換階段?

?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?：準(zhǔn)諧振反激（QR Flyback）
?核心器件?：
- VIPERGAN100驅(qū)動GaN功率管，結(jié)合變壓器T1實現(xiàn)隔離轉(zhuǎn)換
- 同步整流控制器SRK1001驅(qū)動MOSFET（Q3/Q4），替代傳統(tǒng)肖特基二極管以降低損耗
反饋機制：光耦SFH6106-4T隔離傳輸FB信號至初級側(cè)

?3. Type-C PD控制回路?

STUSB4761獨立管理PD協(xié)議協(xié)商，集成以下功能：
- CC1/CC2引腳檢測連接狀態(tài)
- VCONN電源管理（支持電子標(biāo)簽線纜）
- 硬件實現(xiàn)過壓/欠壓/過功率/短路保護(hù)

四、性能優(yōu)勢與設(shè)計價值

?高效率與熱管理?
- GaN技術(shù)降低開關(guān)損耗，同步整流減少次級損耗
- 實測效率曲線顯示（圖5/圖6）：230VAC輸入時全負(fù)載區(qū)間效率>90%
?高集成度與BOM優(yōu)化?
- VIPERGAN100融合PWM控制器與高壓啟動單元
- STUSB4761硬件PD棧免去外部MCU需求，加速認(rèn)證流程
?全面保護(hù)機制?
- 多級保護(hù)：輸入保險絲（FS1）、壓敏電阻（RV1）、輸出OVP/UVP/SCP

五、應(yīng)用場景與設(shè)計指導(dǎo)

?目標(biāo)市場?：

智能手機/平板/筆記本快速充電器
工業(yè)便攜設(shè)備電源模塊

?設(shè)計建議?：

布局時需隔離高壓初級（VIPERGAN100）與低壓數(shù)字部分（STUSB4761）
同步整流時序需通過SRK1001的TON/TOFF引腳精細(xì)調(diào)節(jié)
散熱設(shè)計需重點考慮20V@5A滿載工況下的溫升

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