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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)模式電源 （SMPS） 中使用準(zhǔn)諧振 （QR） 零電壓開(kāi)關(guān) （ZVS），也稱為開(kāi)啟時(shí)的谷底開(kāi)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(guò)十年就變得越來(lái)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(lái)和感覺(jué)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(kāi)啟，這會(huì)導(dǎo)致功率損耗隨著開(kāi)關(guān)頻率的增加而增加。工程師可以使用緩沖電路來(lái)緩解這種情況，但提高效率的最佳方法是軟開(kāi)關(guān)，這意味著在電壓或電流為零時(shí)進(jìn)行開(kāi)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(kāi)啟發(fā)生在曲線的底部或谷底。多年來(lái)，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(lèi)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(kāi)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(lái)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(kāi)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(guò)一個(gè)或多個(gè)谷底。在這種情況下，開(kāi)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(kāi)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(guò)壓保護(hù) （iOVP） 以防止突然電壓尖峰的器件。類(lèi)似地，欠壓/欠壓功能通過(guò)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(lái)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(jiàn)的過(guò)熱和過(guò)載/短路保護(hù)之上的。

審核編輯：郭婷