STMicroelectronics EVLONE65W USB Type-C?供電板是用于高密度、大功率65W USB供電 (USB-PD) 電路的參考設計，支持可編程電源 (PPS)。EVLONE65W參考供電板基于ST-ONE數字控制器。ST-ONE在單個集成封裝中集成了Arm? Cortex- M0+內核、具有同步整流功能的離線可編程控制器和USB PD PHY。

數據手冊；*附件：STMicroelectronics EVLONE65W USB Type-C?供電板數據手冊.pdf

STMicroelectronics EVLONE65W供電板采用SSOP36封裝，并且預裝了ST-ONE數字控制器。該板還設有MasterGaN電源系統級封裝 (SiP)，集成了柵極驅動器和兩個增強模式GaN功率晶體管。

ST-ONE在MasterGaN功率級上實現了高開關操作，因此可在實現極高效率的同時使用小型磁性元件。

特性

• 通用輸入電源范圍：90VAC至265V AC ，47Hz至63Hz
• 最大輸出功率：65W
• 功率密度 ^：^ 30W/in3
• 滿載時效率>93%
• 最大恒定電流輸出：3.75A
• 輸出電壓范圍 ： 3.3VDC至21.0VDC
• PD輸出
• 五個固定PDO
  • 5V @ 3.75A
  • 9V @ 3.75A
  • 12V @ 3.75A
  • 15V @ 3.75A
  • 20V @ 3.25A
• 兩個APDO (PPS)
  • 3V至16V (3.75A)
  • 3.3V至21V (3.25A)
• PPS模式
  • CV步進：20mV
  • CC步進：50mA
• 通過認證的USB供電1.1.2電源適配器
• 恒流和恒壓反饋環路
• 保護
  • 低壓、過流、過熱、過壓、欠壓

示意圖

?STMicroelectronics EVLONE65W USB Type-C供電板技術解析?

?一、產品概述?
EVLONE65W是一款基于ST-ONE數字控制器的高功率密度USB-PD供電板，支持可編程電源（PPS）協議。其核心創新在于集成Arm? Cortex? M0+內核、離線可編程控制器、同步整流控制器及USB-PD PHY于單芯片，配合GaN功率級實現超緊湊設計（58×32×20 mm），功率密度高達30 W/in3，適用于高效充電器與適配器。

?二、關鍵特性?

1. ?輸入輸出參數?
   • 輸入電壓：90-265 Vac（47-63 Hz）
   • 輸出功率：65 W（最大）
   • 輸出電壓范圍：3.3-21 Vdc
   • 輸出電流：3.75 A（最大恒流）
2. ?USB-PD協議支持?
   • ?固定PDO?：5 V/3.75 A、9 V/3.75 A、12 V/3.75 A、15 V/3.75 A、20 V/3.25 A
   • ? APDO（PPS） ?：3.3-16 V@3.75 A、3.3-21 V@3.25 A
   • PPS步進精度：電壓20 mV、電流50 mA
3. ?能效與保護?
   • 全負載效率＞93%
   • 多重保護：欠壓/過壓/過流/過溫/Brown-out保護

?三、系統架構與核心技術?

1. ?ST-ONE控制器?
   • 集成初級側主動鉗位反激控制器與高壓啟動電路，次級側MCU及USB-PD通信外設。
   • 采用隔離雙通信通道連接初級與次級，確保安全性與信號完整性。
2. ?功率拓撲?
   • 零電壓開關（ZVS）非互補主動鉗位反激架構，搭配MasterGaN半橋功率級（MG1）。
   • 高頻開關技術（未明確頻率）結合小型磁元件（如變壓器T1），優化體積與效率。
3. ?關鍵電路模塊?
   • ?輸入整流濾波?：橋式整流器（BR1）配合多層陶瓷電容（C2-C4）及電解電容（C5-C8）。
   • ?GaN驅動?：通過自舉電路（C10、C13）實現高壓側驅動。
   • ?反饋控制?：恒壓（CV）與恒流（CC）雙環路，由ST-ONE的GPIO與ADC引腳實現精確調節。

?四、材料清單（BOM）設計要點?

1. ?功率器件選型?
   • MasterGaN4（MG1）：集成驅動與GaN HEMT的半橋模塊，降低寄生參數。
   • 整流二極管：STPS30170DJF（D5-D8）、ES1JFL（D8），確保低反向恢復損耗。
2. ?被動元件布局?
   • 輸出電容：采用聚合物電容（C29、C30）與陶瓷電容（C28）組合，降低紋波。
   • 電流檢測：0.62 mΩ精密電阻（R5-R8）實現高精度電流監控。

?五、應用場景與設計建議?

1. ?高密度適配器?
   • 利用PPS協議動態調整輸出電壓，滿足手機/筆電快充需求。
   • 建議加強散熱設計，如通過PCB銅箔與外部散熱器結合。
2. ?安全與認證?
   • 符合USB PD 3.1.1.2認證標準，設計時需注意隔離耐壓（如變壓器T1）與EMI抑制（共模電感L1）。