?STMicroelectronics 100W USB PD參考設計技術解析
STMicroelectronics EVLVIPGAN100PD 100W USB供電 (PD) 參考設計基于VIPERGAN100高壓轉換器。該參考設計具有>92.6%峰值效率、100W最大輸出功率以及>24W/in^3^功率密度。EVLVIPGAN100PD USB Type C? 3.0 PD適配器參考設計具有90VAC至264VAC通用交流輸入電壓范圍和47Hz至63Hz頻率范圍。該參考設計實現(xiàn)了強大的適配器，提供輸出過功率、輸出欠壓、輸出過壓和輸出短路保護。EVLVIPGAN100PD參考設計可幫助設計人員以簡短的物料清單開發(fā)適配器，從而快速獲得高性價比設計。該參考用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦和手持 設備的交流-直流智能充電器。
數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics EVLVIPGAN100PD 100W USB PD參考設計數(shù)據(jù)手冊.pdf
特性
- 通用交流輸入電壓范圍：90V
AC至264VAC，頻率范圍：47Hz至63Hz - 最大輸出功率：100W
- 單路Type-C 5V
DC÷20VDC輸出電壓 - 固定PDO：5V@3A、9V@3A、12V@3A、15V@3A和20V@5A
- 峰值效率：>92.6%
- 功率密度：>24W/in ^3 ^ （無盒）
- 支持USB供電協(xié)議
示意圖
STMicroelectronics 100W USB PD參考設計技術解析
一、設計概覽與核心特性
?EVLVIPGAN100PD? 是意法半導體推出的100W USB Type-C? 功率傳輸（PD 3.0）適配器參考設計，具有以下核心特性：
- ?輸入電壓范圍?：90–264 VAC（47–63 Hz），兼容全球電網(wǎng)
- ?輸出配置?：單Type-C接口，支持5V–20V寬電壓輸出
- ?固定PDO配置?：
- 5V@3A（15W）
- 9V@3A（27W）
- 12V@3A（36W）
- 15V@3A（45W）
- 20V@5A（100W）
- ?能效表現(xiàn)?：峰值效率>92.6%，功率密度>24 W/in3（未封裝狀態(tài)）
- ?協(xié)議支持?：完整硬件USB PD協(xié)議棧，符合USB PD標準
二、關鍵芯片架構與功能分工
| ?芯片型號? | ?功能角色? |
|---|---|
| ?VIPERGAN100? | 高壓GaN準諧振反激控制器，集成650V高壓啟動單元，支持光耦反饋電壓調節(jié) |
| ?STUSB4761? | Type-C/USB PD控制器，提供可編程VBUS電壓/電流保護、高側電流檢測、CC/CV調節(jié) |
| ?SRK1001? | 次級同步整流控制器，專為反激拓撲優(yōu)化，支持最高300kHz工作頻率 |
| ?L6564? | 過渡模式PFC控制器，降低輸入電流諧波失真（THD） |
三、電路結構深度解析
?1. 前級PFC電路?
?2. 主功率變換階段?
- ?拓撲結構?：準諧振反激（QR Flyback）
- ?核心器件?：
- 反饋機制：光耦SFH6106-4T隔離傳輸FB信號至初級側
?3. Type-C PD控制回路?
- STUSB4761獨立管理PD協(xié)議協(xié)商，集成以下功能：
- CC1/CC2引腳檢測連接狀態(tài)
- VCONN電源管理（支持電子標簽線纜）
- 硬件實現(xiàn)過壓/欠壓/過功率/短路保護
四、性能優(yōu)勢與設計價值
- ?高效率與熱管理?
- GaN技術降低開關損耗，同步整流減少次級損耗
- 實測效率曲線顯示（圖5/圖6）：230VAC輸入時全負載區(qū)間效率>90%
- ?高集成度與BOM優(yōu)化?
- VIPERGAN100融合PWM控制器與高壓啟動單元
- STUSB4761硬件PD棧免去外部MCU需求，加速認證流程
- ?全面保護機制?
五、應用場景與設計指導
?目標市場?：
- 智能手機/平板/筆記本快速充電器
- 工業(yè)便攜設備電源模塊
?設計建議?：
- 布局時需隔離高壓初級（VIPERGAN100）與低壓數(shù)字部分（STUSB4761）
- 同步整流時序需通過SRK1001的TON/TOFF引腳精細調節(jié)
- 散熱設計需重點考慮20V@5A滿載工況下的溫升
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