意法半導(dǎo)體發(fā)布了公司首款采用氮化鎵(GaN)晶體管的功率變換器件VIPerGaN50，能夠簡化最高50W的單開關(guān)反激式功率變換器設(shè)計(jì)，通過集成一個 650V 氮化鎵 (GaN) 功率晶體管，使電源的能效和小型化達(dá)到更高水平。
▲50W GaN功率變換器 VIPerGaN50 簡化節(jié)能電源設(shè)計(jì)
VIPerGaN50 采用單開關(guān)拓?fù)?，集成很多功能，包括?nèi)置電流采樣和保護(hù)電路，采用低成本的 5mm x 6mm 緊湊封裝。芯片內(nèi)部集成的 GaN 晶體管可應(yīng)用于高開關(guān)頻率，從而減小反激變換器的體積和重量。使用這款產(chǎn)品設(shè)計(jì)先進(jìn)的高能效開關(guān)電源 (SMPS)，可顯著減少外圍元器件的數(shù)量。
VIPerGaN50 可幫助設(shè)計(jì)人員利用 GaN 第三代半導(dǎo)體技術(shù)來滿足日益嚴(yán)格的生態(tài)設(shè)計(jì)規(guī)范，在全球?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗和凈零碳排放。目標(biāo)應(yīng)用包括消費(fèi)電源和工業(yè)電源，例如：電源適配器、USB-PD 充電器，以及家用電器、空調(diào)、LED 照明設(shè)備和智能儀表的電源。
為什么選擇QR ZVS反激式轉(zhuǎn)換器?
越來越小的充電器需要更高的功率密度。工程師經(jīng)常在電視和其他電器的開關(guān)電源(SMPS)中使用準(zhǔn)諧振(QR)零電壓開關(guān)(ZVS)，也稱為谷底開通，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正出現(xiàn)在更多產(chǎn)品中。原因在于，功率密度每過十年就變得越來越高。例如，現(xiàn)在的電視像素更高，功耗要求也更嚴(yán)格。同樣，雖然50W充電器并非新產(chǎn)品，但消費(fèi)者需要外觀更小巧、且能給筆記本電腦、平板電腦、手機(jī)和其他設(shè)備快速充電的產(chǎn)品。
▲越來越小的充電器
QR ZVS反激式轉(zhuǎn)換器不斷追求更高效率。業(yè)界經(jīng)常選用準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器，主要是因?yàn)樗男瘦^高。傳統(tǒng)PWM轉(zhuǎn)換器在電壓最高時開啟器件，這會導(dǎo)致功率損耗隨開關(guān)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(guān)，這意味著在電壓或電流為零時進(jìn)行開關(guān)。為此，通過諧振(電感-電容或LC)將方波信號轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器效率，而GaN正好給出一個新答案。
VIPerGaN50 有哪些獨(dú)特優(yōu)勢?
先進(jìn)的GaN晶體管特性。VIPerGaN50 使用與MASTERGAN系列相同的650V GaN 晶體管，因此具有類似優(yōu)勢。例如，GaN的高電子遷移率意味著該器件可適用于高開關(guān)頻率。因此，該器件可承受更大負(fù)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。VIPerGaN50 是意法半導(dǎo)體此類別的首款產(chǎn)品，因此具有極大象征意義。意法半導(dǎo)體將繼續(xù)把 GaN作為業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)，使用具有更高規(guī)格的晶體管。因此，未來的 VIPerGaN 型號將具有更高的輸出功率。
▲VIPerGaN50
多模式工作。VIPerGaN50有多種不同的工作模式，可根據(jù)其負(fù)載調(diào)整其開關(guān)頻率，在所有輸入電壓和負(fù)載條件下，最大限度提高電源能效。在高負(fù)載下，準(zhǔn)諧振 (QR) 模式配合零壓開關(guān)可最大限度地減少導(dǎo)通損耗和電磁輻射 (EMI)。在輕負(fù)載下，跳谷底模式可以控制開關(guān)損耗，并利用意法半導(dǎo)體專有的谷底鎖定技術(shù)防止產(chǎn)生人耳可以聽到的噪聲。頻率折返模式配合零壓開關(guān)可確保在輕負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)盡可能高的能效。自適應(yīng)間歇工作模式可以在極低負(fù)載條件下最大程度降低功率損耗。此外，先進(jìn)的電源管理功能可將待機(jī)功率降至 30mW 以下。
▲VIPerGaN50的多種不同工作模式
更佳的保護(hù)功能。VIPerGaN50內(nèi)置功能確保電源的安全性和可靠性，包括輸出過壓保護(hù)、brown-in/brown-out，以及輸入過壓保護(hù)。還提供輸入電壓前饋補(bǔ)償，以最大限度地減少輸出峰值功率變化。其他安全功能包括嵌入式過溫保護(hù)和最大限度地減少 EMI的頻率抖動功能。因此，設(shè)計(jì)師可減少電路板上需要的組件，從而減少所用物料。
VIPerGaN50 現(xiàn)已投產(chǎn)，采用 5mm x 6mm QFN 封裝。該器件有免費(fèi)樣片，可在意法半導(dǎo)體的網(wǎng)上商城 eSTore 上申購。
（轉(zhuǎn)載）
