VIPERGAN50是VIPerPLUS系列首款可在寬工作電壓（9 V至23 V）下提供高達(dá)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(yīng)間歇工作模式（burstmode） 開(kāi)啟的情況下，待機(jī)功耗低于30 mW。此外，該器件的保護(hù)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(nèi)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(kāi)發(fā)板也即將面世。

為何選擇QR ZVS反激式轉(zhuǎn)換器？

應(yīng)用不斷需求更高的功率密度

在2002年11月的應(yīng)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(kāi)關(guān)電源（SMPS）中使用準(zhǔn)諧振（QR）零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS），也稱為谷底開(kāi)通。這在今天仍然適用，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正出現(xiàn)在更多產(chǎn)品中。其原因在于，功率密度每過(guò)十年就變得越來(lái)越高。例如，電視現(xiàn)在像素更高，功耗要求也更嚴(yán)格。同樣，雖然50 W充電器并非新產(chǎn)品，但消費(fèi)者需要的是從外觀和感覺(jué)上都不像板磚一樣巨大，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。

QR ZVS反激式轉(zhuǎn)換器不斷需求更高效率

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)換器中，在電壓最高時(shí)開(kāi)啟器件，這會(huì)導(dǎo)致功率損耗隨開(kāi)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(kāi)關(guān)，這意味著在電壓或電流為零時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)。為此，通過(guò)諧振（電感-電容或LC）將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為正弦波形。在ZVS中，啟動(dòng)發(fā)生在曲線底部或谷底。多年來(lái)，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(gè)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(shì)。例如，GaN高電子遷移率意味著該器件可適用于高開(kāi)關(guān)頻率。因此，該器件可承受更大負(fù)載，同時(shí)減少損耗。有鑒于此，GaN可用于制造可輸出更高功率，同時(shí)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(dǎo)體持續(xù)將GaN視為重點(diǎn)，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(lái)的VIPERGAN型號(hào)具有更高的輸出功率。

多模式操作

新器件可通過(guò)多模式操作優(yōu)化其性能。簡(jiǎn)而言之，VIPERGAN50可根據(jù)其負(fù)載調(diào)整其開(kāi)關(guān)頻率。在重負(fù)載期間，準(zhǔn)諧振電路可將GaN的導(dǎo)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(fù)載載或中等負(fù)載會(huì)觸發(fā)跳谷底。概括而言，負(fù)載降低時(shí)，晶體管可跳過(guò)一個(gè)或多個(gè)谷底。在這種情況下，開(kāi)關(guān)頻率會(huì)降低以限制損耗。

同樣，頻率折返模式可在中等和輕負(fù)載期間降低頻率，但確保其保持在某個(gè)閾值以上以防止噪聲。最后，在輕載或空載時(shí)，間歇工作模式可將開(kāi)關(guān)頻率限制在幾百赫茲，同時(shí)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(hù)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(hù)其電路。VIPERGAN50可極大提高效率，這意味著意法半導(dǎo)體有空間容納更多的安全功能。因此，設(shè)計(jì)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(guò)壓保護(hù)（iOVP）以防止突然電壓尖峰的器件。同理，brown-in/brown-out功能通過(guò)設(shè)置啟動(dòng)運(yùn)行和停止運(yùn)行的最小輸入電壓監(jiān)控電源電壓，以保護(hù)系統(tǒng)免受不可靠電源的影響。這些功能的優(yōu)先級(jí)高于更常見(jiàn)的過(guò)溫和過(guò)載/短路保護(hù)。