STMicroelectronics EVLVIPGAN100PD 100W USB供電 (PD) 參考設計基于VIPERGAN100高壓轉(zhuǎn)換器。該參考設計具有>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。EVLVIPGAN100PD參考設計可幫助設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計。該參考用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦和手持 設備的交流-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參考設計技術解析

一、設計概覽與核心特性

?EVLVIPGAN100PD? 是意法半導體推出的100W USB Type-C? 功率傳輸（PD 3.0）適配器參考設計，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標準

二、關鍵芯片架構與功能分工

三、電路結構深度解析

?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)
• 關鍵元件：
  • 輸入濾波網(wǎng)絡（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?

• ?拓撲結構?：準諧振反激（QR Flyback）
• ?核心器件?：
  • VIPERGAN100驅(qū)動GaN功率管，結合變壓器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（支持電子標簽線纜）
  • 硬件實現(xiàn)過壓/欠壓/過功率/短路保護

四、性能優(yōu)勢與設計價值

1. ?高效率與熱管理?
   • GaN技術降低開關損耗，同步整流減少次級損耗
   • 實測效率曲線顯示（圖5/圖6）：230VAC輸入時全負載區(qū)間效率>90%
2. ?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，加速認證流程
3. ?全面保護機制?
   • 多級保護：輸入保險絲（FS1）、壓敏電阻（RV1）、輸出OVP/UVP/SCP

五、應用場景與設計指導

?目標市場?：

• 智能手機/平板/筆記本快速充電器
• 工業(yè)便攜設備電源模塊

?設計建議?：

• 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引腳精細調(diào)節(jié)
• 散熱設計需重點考慮20V@5A滿載工況下的溫升