基于ST VIPERGAN100的100W USB電源輸送適配器參考設計方案

EVLVIPGAN100PD是一個 100 W 的QR 模式的反激適配器電源，具有USB Type-CTM PD的高效能參考設計方案，它是一款基于 VIPERGAN100 的隔離式電源是一款新型離線高壓轉換器，具有 650 V HEMT 功率 GaN 晶體管，專為準諧振反激式轉換器設計，能夠在寬范圍內提供高達 100 W 的輸出功率。該方案具有：峰值效率 > 92%，符合IEC55022 B級傳導電磁干擾，有減少的EMI濾波器。評估板是使用意法半導體公司的新型先進離線切換器VIPERGAN100開發的。為提高系統效率，在二次側整流部分運用了SRK1001自適應同步整流控制器。該評估板實現了一個強大的適配器，可針對輸出過壓、輸出欠壓、輸出過功率和輸出短路提供保護。用較少的物料清單獲得具有成本效益和快速設計的適配器。

    VIPERGAN100是一款高壓轉換器，專為中功率準諧振ZVS（開關接通時的零電壓開關）反激式轉換器而設計，能夠在寬范圍內提供高達75W的輸出功率，在歐洲范圍內提供高達100W的輸出功率，或者在前端配備PFC。它集成了一整套功能，提供了一個極其靈活和易于使用的芯片，并有助于設計高效的離線電源。具有動態消隱時間特征和谷同步功能的ZVS準諧振操作，總是在漏極諧振的谷底時接通電源開關，降低了開關損耗，并在任何輸入線路和負載條件下最大化了總效率。先進的電源管理和低靜態有助于實現低待機功耗。前饋補償使整個輸入電壓范圍內的最大輸出峰值功率變化最小化。所有保護均為自動重啟模式650V功率GaN，具有嵌入式傳感FET（Si）和高壓啟動。QR操作具有動態消隱時間和可調谷同步延遲功能，可在任何輸入線和負載條件下最大限度地提高效率。谷底鎖定，確保不斷的谷底跳躍。輸入電壓前饋補償，用于獨立于電源的OPP干預。自適應突發模式，可在輕負載條件下進行高級電源管理。抑制EMI的頻率抖動。

    除了上述功能外，該設備還提供了顯著提高最終產品安全性和可靠性的保護功能：輸出過電壓保護、超溫保護（OTP）、過載保護（OLP）、棕色輸入/輸出保護，可將輸入電壓電平設置為通電和斷電轉換器，以及輸入過電壓保護（iOVP），可在輸入線路異常增加的情況下保護系統。

Demo 板原理圖：

 原廠鏈接：

100 W USB Power delivery adaptor reference design with VIPERGAN100 - Application note (st.com)

VIPERGAN100 - Advanced quasi-resonant offline high voltage converter with E-mode GaN HEMT - STMicroelectronics

?場景應用圖

?產品實體圖

?展示板照片

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?方案方塊圖

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?核心技術優勢

?輸入電壓：通用交流電，從90 VAC到264 VAC，頻率為47 Hz到63 Hz ?輸出電壓：單C型輸出5 VDC–20 VDC ?輸出功率：最大20 V 5 A 100 W。 ?尺寸：83.3 X 40.7 X 20 mm（長X寬X高） ?功率密度（未裝箱）：>24 W/in3 ?PCB銅厚度為2.0 oz。 ?效率：滿足CoC Tier 2和DoE Level 6效率要求，230 VAC時峰值效率>920瓦 ?基于L6564的PFC級（在轉換模式（TM）下運行的電流模式PFC控制器） ?基于VIPerGaN100高壓轉換器的反激級，帶有用于電壓調節的光耦反饋和SRK1001自適應同步整流控制器，以提高系統效率 ?具有動態消隱時間和可調谷同步延遲的準諧振操作功能，以在任何輸入線路和負載條件下最大限度地提高效率 ?集成GaN IC VIPERGAN100實現了緊湊、簡化的PCB布局和材料清單的減少 ?支持USB供電

?方案規格

?峰值效率：>92%。 ?符合IEC55022 B級傳導電磁干擾，即使有減少的EMI濾波器。 ?符合RoHS。 ?具有動態消隱時間和可調谷同步延遲功能的QR操作，可在任何輸入線路和負載條件。 ?自適應突發模式，可在輕負載條件下進行高級電源管理。 ?抑制EMI的頻率抖動。