基于ST 原邊PWM IC STCH03和 副邊PD控制芯片STM32G071KB的緊湊型高效率27 W USB Type-C PD3.0與PPS適配器參考設計

該方案STEVAL-USBPD27S是一款緊湊型27 W AC-DC的適配器參考設計，滿足USB Type C PD3.0和PPS協議。59x35x21mm PCB尺寸是實現了最大的功率密度。 

1.STEVAL-USBPD27S包含兩個主要部分：

電源原邊部分，包含一個N-channel 650V的MDmesh M6功率MOSFET STD7N65M6（內阻為0.91R），其控制芯片是離線PWM控制器STCH03，適用于低待機的充電器與適配器。

電源副邊數字控制部分：基于STM32G071KB（主流Arm Cortex-M0+ MCU），該芯片完全集成USB Type-C功率輸出控制器。

STEVAL-USBPD27S提供兩個固定PDOs (5v最高5a, 9v最高3a)和兩個可編程APDOs (5v Prog最高5a，和9vProg最高可達3 A)。

3.輸出電壓電流分別是20 mV和50 mA的分辨率，以完美地應對PPS特性。該方案有負載前饋，OVP, UVP, OC和短路保護。

4.該DEMO滿足歐洲CoC 5 Tier 2及美國DOE VI級節能標準。

5.它確保CC線路上的ESD保護符合IEC61000-4-2 指令以及VBUS引腳上的浪涌電流的免疫

符合IEC61000-4-5（8/20μs）標準。

6.該系統已經通過測試：輸入電壓115和230 VAC，半載和滿載條件下，滿足噪聲排放和符合EN55022 (B類)標準。

STCH03是反激式QR準諧振PWM控制器設計。控制器可以使用主要通過光耦反饋提供恒定輸出電流電壓（CC/CV）調節。反激變換器的優缺點：優點是電路簡單，容易設計，成本低，方案成熟可靠性高，在小功率65W以內的電源應用非常廣泛，缺點是輸出紋波偏大。

器件STCH03的主要特點：

1.該器件在同一封裝中集成了高性能低壓PWM控制器芯片和650V高壓啟動單元。
它還具有極低的靜態電流和突發模式管理，這些功能有助于在空載條件下將殘馀輸入功耗降至20mW以下。

2.器件是QR準諧振模式，可以有效提高重載滿載效率。

3.該器件提供完善的輸出過壓保護OVP，過溫保護OTP，輸出過流OCP和短路SCP保護，它還為變壓器飽和或次級二極管短路時提供保護,并提供輸出UVP保護，限制輸出短路時的平均輸出電流。

器件STM32G071的主要特點：

1.高性能單片機STM32G071KBU6N，應用在數字控制板前端，管理整個應用程序。是Arm?Cortex?-M0+ 32位RISC核，工作頻率高達64MHz。

2.控制副邊的同步整流，自適應同步整流算法可以處理所有可能的負載條件,以獲得最佳的電力效率。

3.集成USB Type-C?和電源輸送接口(UCPD)，支持電源輸送規格：USB Type-C?電纜和連接器和USB供電規范

運行USB-PD中間件堆棧(x - cube USB-PD)和滿足PD充電協議

實現輸出電壓20mV和輸出電流50mA的分辨率, 滿足 PPS協議

具有OVP、UVP、OC和短路保護。

該Demo板的待機功耗和效率測試報告如下：待機功耗滿足六級能效的要求小于等于75mW，各個輸出電壓（3.3V 5V 5.9V 9V 11V）的四點平均效率輕松滿足六級能效的要求。
    待機功耗測試如下：

各輸出電壓的四點平均效率測試如下：

?場景應用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術優勢

1. 反激變換器最新技術—初級采用反激QR準諧振技術，

2. STCH03感應反饋提供恒定輸出電流（CC）調節,無需專用電流基準IC或電流傳感器

3. 高效率，低待機功率（低于40 mW）和最佳EMI性能。集成保護功能包括OTP，OCP，SCP OVP保護，可顯著提高最終產品的安全性,可靠性。

4．副邊采用STM32G071KBU6N MCU（應用在數字控制板前端，管理整個應用程序。是Arm?Cortex?-M0+ 32位RISC核，工作頻率高達64MHz）來數字控制，

  ?采用自適應同步整流算法可以處理所有可能的負載條件,以獲得最佳的電力效率。

  ?集成USB Type-C?和電源輸送接口(UCPD)，支持電源輸送規格，滿足PD３.０和PPS充電協議。

?方案規格

? 滿足USB PD3.0協議

? 全電壓輸入AC90-264V

? 輸出電壓范圍，輸出電壓對應輸出電流：3.3-11V，5V/5A-9V/3A，輸出功率最大27W。

? 符合歐盟六級能效標準CoC5.0 2段，以及美國DOE 六級能效要求

? 待機功耗<35mW Pout=0.25W時效率>50%。

? 數字驅動和單片機控制的自適應同步整流，以及負載補償。

? 擁有完善的保護：OVP，UVP，OCP，SCP。

? 通過ESD法規IEC61000-4-2： VBUS上接觸電壓> 30kv，CC線接觸電壓達20KV。

? 通過浪涌電流法規IEC61000-4-5：Vbus引腳耐流達35A--8/20uS

? PCB尺寸：59x35x21mm , 滿足RoHS標準。