STMicroelectronics EVLONEMP評(píng)估板是一款出色的功率密度USB供電多端口板，設(shè)有USB Type-A端口和支持可編程電源 (PPS)的USB Type-C?端口。該設(shè)計(jì)支持各種輸入電壓，可在Type-A端口上提供10W功率（5V，2A時(shí)），在Type-C端口上提供五個(gè)固定PDO和兩個(gè)APDO。該板基于ST-ONEMP數(shù)字控制器，該控制器在單一封裝中嵌入了?Arm Cortex? M0+內(nèi)核、具有同步整流功能的離線可編程控制器以及USB PD PHY。該系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于控制ZVS非互補(bǔ)有源鉗位反激式轉(zhuǎn)換器，以創(chuàng)建帶USB供電接口的高功率密度充電器和適配器。

數(shù)據(jù)手冊(cè)：*附件：STMicroelectronics EVLONEMP評(píng)估板數(shù)據(jù)手冊(cè).pdf

STMicroelectronics EVLONEMP包括一個(gè)有源鉗位反激式控制器以及位于一次側(cè)的高壓啟動(dòng)。微控制器以及控制轉(zhuǎn)換和USB供電通信所需的所有外設(shè)均位于二次側(cè)。兩側(cè)通過(guò)嵌入式電隔離雙通信通道進(jìn)行連接。結(jié)合MasterGaN功率級(jí)，可實(shí)現(xiàn)高開(kāi)關(guān)操作，從而使用小型磁性元件并實(shí)現(xiàn)非常高的效率。

特性

• 通用輸入電壓范圍
  • 90VAC至265VAC
  • 頻率：47Hz至63Hz
• 最大輸出功率：65W
• 尺寸：58mm x 36mm x 20mm （長(zhǎng) x 寬 x 高）
• 功率密度：26W/in^3^
• 滿載效率：>93%
• 恒流輸出
  • 3.75A（最大值，USB Type-C端口）
  • USB Type-A端口：2A（最大值）
• 輸出電壓范圍
  • 3.3VDC至21VDC，用于USB Type-C端口
  • 5V DC ，用于USB Type-A端口
• USB Type-C端口上的PD輸出（USB Type-A端口上無(wú)負(fù)載）：
  • 五個(gè)固定PDO：5V (3.75A)、9V (3.75A) 、12V (3.75A) 、15V (3.75A) 、20V (3.25A)
  • 兩個(gè)APDO (PPS)：3.3V至16V (3.75A)、3.3V至21V (3.25A)
• USB Type-C端口上的PD輸出（USB Type-A端口上有負(fù)載）：
  • 五個(gè)固定PDO：5V (3.75A)、9V (3.75A) 、12V (3.75A) 、15V (3.33A) 、20V (2.5A)
  • 兩個(gè)APDO (PPS )：5V至16V (3.3A)、5V至21V (2.5A)
• CV模式步進(jìn)為20mV，PPS模式CC步進(jìn)為50mA
• 反饋環(huán)路（恒定電流和恒定電壓）
• 掉電、過(guò)流、過(guò)熱、過(guò)壓和欠壓保護(hù)

示意圖

基于STMicroelectronics EVLONEMP評(píng)估板的65W多端口快充設(shè)計(jì)解析

一、產(chǎn)品核心特性：重新定義功率密度邊界

EVLONEMP評(píng)估板通過(guò) ? 58×36×20mm（L×W×H） ? 的緊湊尺寸實(shí)現(xiàn)?65W最大輸出功率?，功率密度高達(dá)?26W/in3?，并具備以下關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：

1. ?寬電壓輸入?：90–265V AC（47–63Hz），適配全球電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
2. ?雙端口動(dòng)態(tài)功率分配?：
   • ?USB Type-C口?：支持3.3–21V寬電壓輸出，最大電流3.75A
   • ?USB Type-A口?：固定5V/2A輸出
3. ?能效與保護(hù)機(jī)制?：
   • 滿載效率>93%
   • 集成欠壓/過(guò)流/過(guò)溫/過(guò)壓/褐電保護(hù)五重安全設(shè)計(jì)

二、架構(gòu)創(chuàng)新：ST-ONEMP數(shù)字控制器與MasterGaN的協(xié)同設(shè)計(jì)

2.1 全球首顆Arm? Cortex?-M0+整合型數(shù)字控制器

數(shù)據(jù)手冊(cè)顯示，該板卡基于?ST-ONEMP?數(shù)字控制器，首次在單芯片內(nèi)集成：

• 帶同步整流的離線可編程控制器
• USB PD PHY物理層通信
• 基于?ZVS非互補(bǔ)有源鉗位反激拓?fù)?/strong>?，通過(guò)內(nèi)置隔離雙通道實(shí)現(xiàn)原副邊信號(hào)傳輸

2.2 MasterGaN4功率級(jí)的關(guān)鍵作用

• 采用?31V FQFPN封裝?的增強(qiáng)模式GaN半橋
• 高頻開(kāi)關(guān)操作（未明確頻率值）允許使用小型磁元件
• 配合?ST715MR高壓LDO線性穩(wěn)壓器?（85mA輸入電流能力）實(shí)現(xiàn)輔助供電

三、USB Power Delivery協(xié)議的精細(xì)實(shí)現(xiàn)

3.1 Type-C端口功率配置（無(wú)Type-A負(fù)載時(shí)）

3.2 雙端口同時(shí)輸出時(shí)的智能降功率策略

當(dāng)Type-A端口加載時(shí)，Type-C端口的20V輸出自動(dòng)降為2.5A（50W），同時(shí)PPS模式調(diào)整為5–21V@2.5A，確?？偣β什怀^(guò)65W限額

四、硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)：從原理圖到物料選型

4.1 關(guān)鍵元器件布局（基于主板BOM表）

• ?整流橋?：Z4GP208L-HF（800V/2A）
• ?主控芯片?：ST-ONEMP（SSOP36封裝）
• ?GaN功率級(jí)?：MasterGaN4（5×5mm FQFPN）
• ?電流檢測(cè)?：0.62mΩ精密電阻（ROHM）

4.2 子板USB-A口獨(dú)立供電設(shè)計(jì)

• 采用?MP28167 buck-boost轉(zhuǎn)換器?（QFN16封裝）
• ?MP5030充電端口控制器?實(shí)現(xiàn)負(fù)載檢測(cè)與功率管理

五、設(shè)計(jì)驗(yàn)證與性能優(yōu)化建議

1. ?散熱設(shè)計(jì)?：在58mm長(zhǎng)度內(nèi)需通過(guò)PCB銅箔散熱結(jié)合外部殼體設(shè)計(jì)
2. ?EMI抑制?：
   • 10μH共模扼流圈（CM13090CT-242）
   • 三級(jí)π型濾波網(wǎng)絡(luò)（470nF×2 + 22μF電解電容）
3. ?動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試?：需驗(yàn)證PPS模式下的50mA恒流步進(jìn)與20mV恒壓步進(jìn)響應(yīng)速度

六、技術(shù)趨勢(shì)展望

EVLONEMP展示了?數(shù)字化控制+GaN技術(shù)?在高功率密度快充領(lǐng)域的典型應(yīng)用：

• 傳統(tǒng)模擬控制器向可編程數(shù)字控制器的遷移
• 高頻化（>100kHz）與集成化（單芯片解決原副邊控制）成為提升功率密度的關(guān)鍵路徑