意法半导体首款采用氮化镓(GaN)晶体管的VIPer器件

VIPERGAN50是VIPerPLUS系列首款可在宽工作电压(9 V至23 V)下提供高达50 W功率的产品。这也是我们首款采用氮化镓(GaN)晶体管的VIPer器件。得益于650 V GaN器件，VIPERGAN50在自适应间歇工作模式(burstmode) 开启的情况下，待机功耗低于30 mW。此外，该器件的保护功能可提高稳健性并有助于减少所用的物料。QFN5x6 mm封装也使其成为业内同等功率输出中封装最小的器件之一。VIPERGAN50已批量供货，配有USB-PD供电端口的开发板也即将面世。

为何选择QR ZVS反激式转换器?

应用不断需求更高的功率密度

在2002年11月的应用笔记AN1326 中，我们解释了工程师经常在电视和其他电器的开关电源(SMPS)中使用准谐振(QR)零电压开关(ZVS)，也称为谷底开通。这在今天仍然适用，该拓扑结构正出现在更多产品中。其原因在于，功率密度每过十年就变得越来越高。例如，电视现在像素更高，功耗要求也更严格。同样，虽然50 W充电器并非新产品，但消费者需要的是从外观和感觉上都不像板砖一样巨大，且能给笔记本电脑、平板电脑、手机和其他设备快速充电的产品。 QR ZVS反激式转换器不断需求更高效率业界经常选用准谐振转换器主要是因为它的效率较高。传统PWM转换器中，在电压最高时开启器件，这会导致功率损耗随开关频率的增加而增加。工程师可使用缓冲电路缓解此类情况，但提高效率的最佳方法是软开关，这意味着在电压或电流为零时进行开关。为此，通过谐振(电感-电容或LC)将方波信号转换为正弦波形。在ZVS中，启动发生在曲线底部或谷底。多年来，工程师试图提高QR ZVS反激式转换器效率，而GaN正好给出一个新答案。

现在为何选择VIPERGAN50?

GaN晶体管

VIPERGAN50使用与MASTERGAN系列相同的650 V GaN晶体管，因此具有类似优势。例如，GaN高电子迁移率意味着该器件可适用于高开关频率。因此，该器件可承受更大负载，同时减少损耗。有鉴于此，GaN可用于制造可输出更高功率，同时整体尺寸更小的电源。作为此类别的首款产品，VIPERGAN50还具有高度象征意义。随着意法半导体持续将GaN视为重点，我们将使用具有更高规格的晶体管。因此，业界可期待未来的VIPERGAN型号具有更高的输出功率。 多模式操作新器件可通过多模式操作优化其性能。简而言之，VIPERGAN50可根据其负载调整其开关频率。在重负载期间，准谐振电路可将GaN的导通与变压器去磁(ZCD引脚)同步，最大限度地减少损耗。同样，重负载载或中等负载会触发跳谷底。概括而言，负载降低时，晶体管可跳过一个或多个谷底。在这种情况下，开关频率会降低以限制损耗。 同样，频率折返模式可在中等和轻负载期间降低频率，但确保其保持在某个阈值以上以防止噪声。最后，在轻载或空载时，间歇工作模式可将开关频率限制在几百赫兹，同时保持恒定峰值电流以防止噪声。在最后一种模式下，VIPERGAN50功耗低于30mW，静态电流仅为900 µA。因此，新器件可助力满足要求更高能效以节省全球资源的新环境法规。

【VIPERGAN50多模式操作】

保护功能传统上，工程师添加外部器件以提供安全功能并保护其电路。VIPERGAN50可极大提高效率，这意味着意法半导体有空间容纳更多的安全功能。因此，设计师在电路板上需要更少的组件，从而减少所用物料。举例而言，新器件是VIPer Plus系列中首款提供输入过压保护(iOVP)以防止突然电压尖峰的器件。同理，brown-in/brown-out功能通过设置启动运行和停止运行的最小输入电压监控电源电压，以保护系统免受不可靠电源的影响。这些功能的优先级高于更常见的过温和过载/短路保护。

原文标题：作为意法半导体首款氮化镓准谐振反激式转换器，VIPERGAN50可完美搭配令人印象深刻的下一代50 W电源

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审核编辑：汤梓红