ST推出首款适用于50W的GaN器件

VIperPlus 系列可在广泛的操作电压下（9-23V）提供高达50W的功率，VIPERGAN50就是该系列的第一款产品。这也是ST半导体的第一款采用氮化镓 (GaN) 晶体管的 VIPer 器件。得益于650V GaN 器件，VIPERGAN50在自适应突发模式开启的情况下，待机状态下所需的功率不到 30 mW。此外，VIPERGAN50的保护特性提高了它的鲁棒性并有助于减少材料投入。 其 QFN 5 mm x 6 mm 封装也使其成为业内功率输出最小的器件之一。VIPERGAN50 现已批量上市，带有USB-C供电端口的开发板也即将问世。

为什么要使用QR ZVS 反激式转换器？

 

现有应用对更高的功率密度有持续性需求

如意法半导体2002年11月的操作说明所述，在应用瞬态抑制二极管（TVs）的开关电源和其他应用中，工程师常使用准谐振 (QR) 零电压开关 (ZVS)，在开启时也称为谷底开关。虽然至今这种情况仍然如此，但该拓扑结构仍出现在更多的产品中，其原因是功率包络每过十年就变得更密集。

例如，瞬态抑制二极管（TVs）现在支持更高的功率输出，但同时具有更严格的功耗要求。同样，虽然50W的充电器并不罕见，但消费者需要的是看起来不像保温热砖的电源和可快速充电的笔记本电脑，平板电脑和手机等等。

QR ZVS 反激式转换器需要不断地提高效率

工业部门常常通过QR转换器来解决效率问题。对于传统的PWM转换器，开关器件在电压最高时开启会产生功耗，且这种功耗会随着开关频率的增加而增加。工程师可以通过缓冲电路来减少损耗，但提高效率的最佳方法还是软开关，即在电压或电流为零时进行开关控制。为实现软开关，需要通过谐振（电感-电容或 LC）将方波转换为正弦波形。对于零电压开关，开关的开启发生在正弦波的底部或谷底。多年来，工程师们试图提高 QR ZVS 反激式转换器的效率，而 GaN 正好给了他们一个新的方案。

为什么要使用VIPERGAN50？

 

GaN晶体管

VIPERGAN50 使用与 MASTERGAN 系列相同的 650 V GaN 晶体管，因此具有类似的优势。例如，GaN 的高电子迁移率意味着该器件可以承受高开关频率。因此，它可以带更大的负载，但损失却要少得多。因此，电源器件通过GaN 能够输出更大的功率同时缩小其尺寸。VIPERGAN50 也具有很高的象征意义，因为它是VIperPlus 系列产品中的第一款。

因为意法半导体今后将会优先考虑GaN的使用，因此更高等级的晶体管也将面世。 工业部门可以期待未来的 VIPERGAN产品将具有更大的输出功率。

多模式操作

多模式操作使得新设备可以优化其性能。简而言之，VIPERGAN50可以根据其负载调整其开关频率。在重载条件下，准谐振电路通过同步GaN器件的导通与变压器去磁（ZCD 引脚）最大限度地减少损耗。同样地，重载或中载将触发谷底跃变。 简而言之，当负载降低时，晶体管可以略过一个或多个谷底。在这种情况下，开关频率会降低以限制损耗。

同样地，频率折返模式在中载和轻载条件下会降低频率，但确保维持在某个阈值以上来防止噪声。最后，轻载或空载时的突发模式下，可以将开关频率限制在几百赫兹，同时保持恒定的峰值电流以防止噪声。在最后一种模式下，VIPERGAN50 的功耗低于 30 mW，静态电流仅为 900 µA。 因此，VIPERGAN50可以满足提高功率效率以节省全球资源的要求。

 

保护功能

通常情况下，工程师通过添加外部设备来增加保护功能并保护其电路。 VIPERGAN50能大幅提高效率的特点意味着意法半导体可以在原有的空间中包含更多的保护功能。因此，设计人员需要组件组件，从而减少物料投入。例如，VIPer Plus系列中第一款提供输入过压保护 (iOVP) 以防止突发电压的器件——VIPERGAN50。类似地，欠压/过压保护功能通过监测电压并设置开启和停止动作的最小输入电压来以保护系统免受不可靠电源的影响，并且这些功能是建立在更常见的过热和过载/短路保护之上的。