意法半導體首款采用氮化鎵(GaN)晶體管的VIPer器件

VIPERGAN50是VIPerPLUS系列首款可在寬工作電壓(9 V至23 V)下提供高達50 W功率的產(chǎn)品。這也是我們首款采用氮化鎵(GaN)晶體管的VIPer器件。得益于650 V GaN器件，VIPERGAN50在自適應間歇工作模式(burstmode) 開啟的情況下，待機功耗低于30 mW。此外，該器件的保護功能可提高穩(wěn)健性并有助于減少所用的物料。QFN5x6 mm封裝也使其成為業(yè)內同等功率輸出中封裝最小的器件之一。VIPERGAN50已批量供貨，配有USB-PD供電端口的開發(fā)板也即將面世。

為何選擇QR ZVS反激式轉換器?

應用不斷需求更高的功率密度

在2002年11月的應用筆記AN1326 中，我們解釋了工程師經(jīng)常在電視和其他電器的開關電源(SMPS)中使用準諧振(QR)零電壓開關(ZVS)，也稱為谷底開通。這在今天仍然適用，該拓撲結構正出現(xiàn)在更多產(chǎn)品中。其原因在于，功率密度每過十年就變得越來越高。例如，電視現(xiàn)在像素更高，功耗要求也更嚴格。同樣，雖然50 W充電器并非新產(chǎn)品，但消費者需要的是從外觀和感覺上都不像板磚一樣巨大，且能給筆記本電腦、平板電腦、手機和其他設備快速充電的產(chǎn)品。 QR ZVS反激式轉換器不斷需求更高效率業(yè)界經(jīng)常選用準諧振轉換器主要是因為它的效率較高。傳統(tǒng)PWM轉換器中，在電壓最高時開啟器件，這會導致功率損耗隨開關頻率的增加而增加。工程師可使用緩沖電路緩解此類情況，但提高效率的最佳方法是軟開關，這意味著在電壓或電流為零時進行開關。為此，通過諧振(電感-電容或LC)將方波信號轉換為正弦波形。在ZVS中，啟動發(fā)生在曲線底部或谷底。多年來，工程師試圖提高QR ZVS反激式轉換器效率，而GaN正好給出一個新答案。

現(xiàn)在為何選擇VIPERGAN50?

GaN晶體管

VIPERGAN50使用與MASTERGAN系列相同的650 V GaN晶體管，因此具有類似優(yōu)勢。例如，GaN高電子遷移率意味著該器件可適用于高開關頻率。因此，該器件可承受更大負載，同時減少損耗。有鑒于此，GaN可用于制造可輸出更高功率，同時整體尺寸更小的電源。作為此類別的首款產(chǎn)品，VIPERGAN50還具有高度象征意義。隨著意法半導體持續(xù)將GaN視為重點，我們將使用具有更高規(guī)格的晶體管。因此，業(yè)界可期待未來的VIPERGAN型號具有更高的輸出功率。 多模式操作新器件可通過多模式操作優(yōu)化其性能。簡而言之，VIPERGAN50可根據(jù)其負載調整其開關頻率。在重負載期間，準諧振電路可將GaN的導通與變壓器去磁(ZCD引腳)同步，最大限度地減少損耗。同樣，重負載載或中等負載會觸發(fā)跳谷底。概括而言，負載降低時，晶體管可跳過一個或多個谷底。在這種情況下，開關頻率會降低以限制損耗。 同樣，頻率折返模式可在中等和輕負載期間降低頻率，但確保其保持在某個閾值以上以防止噪聲。最后，在輕載或空載時，間歇工作模式可將開關頻率限制在幾百赫茲，同時保持恒定峰值電流以防止噪聲。在最后一種模式下，VIPERGAN50功耗低于30mW，靜態(tài)電流僅為900 μA。因此，新器件可助力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多模式操作】

保護功能傳統(tǒng)上，工程師添加外部器件以提供安全功能并保護其電路。VIPERGAN50可極大提高效率，這意味著意法半導體有空間容納更多的安全功能。因此，設計師在電路板上需要更少的組件，從而減少所用物料。舉例而言，新器件是VIPer Plus系列中首款提供輸入過壓保護(iOVP)以防止突然電壓尖峰的器件。同理，brown-in/brown-out功能通過設置啟動運行和停止運行的最小輸入電壓監(jiān)控電源電壓，以保護系統(tǒng)免受不可靠電源的影響。這些功能的優(yōu)先級高于更常見的過溫和過載/短路保護。

原文標題：作為意法半導體首款氮化鎵準諧振反激式轉換器，VIPERGAN50可完美搭配令人印象深刻的下一代50 W電源

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審核編輯：湯梓紅