基于ST主動(dòng)鉗位反馳式控制器：ST-ONE與MasterGaN2的65W高效能數(shù)位智能充電器方案

ST-ONE 簡(jiǎn)介

ST-ONE 是一款具有二次側(cè)數(shù)位控制的離線數(shù)位控制器，專門用于采用包括 USB-PD 在內(nèi)的智慧充電解決方案的主動(dòng)鉗位反馳式轉(zhuǎn)換器，獨(dú)特的完整 SiP(System in Package)、高壓能力、跨電流隔離的數(shù)字電源控制，可實(shí)現(xiàn)極高的性能和功率密度，允許接口協(xié)議、電源控制算法和故障系統(tǒng)管理的演進(jìn)和定制。

該器件在初級(jí)側(cè)包括一個(gè)主動(dòng)鉗位反激式控制器及其啟動(dòng)，在次級(jí)側(cè)包括一個(gè)微控制器以及控制轉(zhuǎn)換和通信所需的所有周邊設(shè)備。兩側(cè)通過嵌入式電氣隔離通信通道連接，出廠時(shí)已載入固件，該固件可處理 USB-PD 的電源轉(zhuǎn)換和通信協(xié)議，包括可選的 PPS 和電子標(biāo)記的電纜管理、SCP、FCP 和 QC 3.0 HVDCP B 類 通過使用非互補(bǔ)主動(dòng)鉗位反馳式和專用電源該器件允許實(shí)現(xiàn)高效率和低空載功耗的模式及專用記憶體在出廠過程中存儲(chǔ)預(yù)設(shè)設(shè)備配置，使用者可以更改或調(diào)整此存儲(chǔ)區(qū)以適應(yīng)最終產(chǎn)品規(guī)格。

MasterGaN2 簡(jiǎn)介

另包含MASTERGAN2 是一種先進(jìn)的電源系統(tǒng)級(jí)封裝，在不對(duì)稱的半橋配置中集成了一個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)增強(qiáng)模式 GaN 功率晶體管。集成的 GaN 功率晶體管具有 600 V 的漏源擊穿電壓和 150 mΩ 和 225 mΩ 的低側(cè)和高側(cè) RDS(ON)，而嵌入式柵極驅(qū)動(dòng)器的高側(cè)可以很容易地由集成自舉二極管來驅(qū)動(dòng)。

MASTERGAN2 在下部和上部驅(qū)動(dòng)部分均具有 UVLO 保護(hù)功能，可防止電源開關(guān)在低效率或危險(xiǎn)條件下工作，聯(lián)鎖功能可避免交叉?zhèn)鲗?dǎo)情況。輸入引腳的擴(kuò)展范圍允許與微控制器、DSP 單元或霍爾效應(yīng)傳感器輕松連接。MASTERGAN2 可在 -40°C 至 125°C 的工業(yè)溫度范圍內(nèi)工作。 該器件采用緊湊的 9x9 mm QFN 封裝。

場(chǎng)景應(yīng)用圖

產(chǎn)品實(shí)體圖

展示版照片

方案方塊圖

ST-ONE Schematic

ST-ONE Block diagram

MasterGaN2 Block Diagram

Efficiency at 115Vac

Efficiency at 230Vac

核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

ST-ONE：

● 零件數(shù)量少，多合一平臺(tái)

● 具有的主動(dòng)箝位二次側(cè)數(shù)字控制

● 高達(dá) 1 Mhz 的高頻操作（用于 GaN 的擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)器）

● 高功率密度~30w/inch3

● 嵌入式 USB-PD 3、QC3 … 管理

● 嵌入式物理層

● 固件升級(jí)靈活性

● 用于空載消耗的 HV 啟動(dòng)和 X-Cap 放電

● Brown-in/out 功能

● 優(yōu)化同步整流數(shù)字控制

● 完整的安全操作保護(hù)

● 靈活性、可編程性和通信功能

● 數(shù)字電源嵌入式閃存固件可編程

● 嵌入式 6.4 kV 電流隔離

MasterGaN2：

● 集成半橋柵極驅(qū)動(dòng)器和高壓的 600 V 系統(tǒng)級(jí)封裝

● 不對(duì)稱配置的 GaN 功率晶體管：

   – QFN 9 x 9 x 1 毫米封裝

   – RDS(ON) = 150 mΩ (LS) + 225 mΩ (HS)

   – IDS(MAX) = 10 A (LS) + 6.5 A (HS)

● 反向電流能力

● 零反向恢復(fù)損耗

● 低端和高端UVLO 保護(hù)

● 內(nèi)部自舉二極管

● 聯(lián)鎖功能

● 關(guān)斷功能專用引腳

● 精確的內(nèi)部時(shí)序匹配

● 3.3 V 至 15 V 兼容輸入，具有遲滯和下拉功能

● 過熱保護(hù)

● 減少物料清單

● 非常緊湊和簡(jiǎn)化的布局

● 靈活、簡(jiǎn)單、快速的設(shè)計(jì)。

方案規(guī)格

● 輸入電壓：通用交流電，范圍為90 VAC至264 VAC，頻率為47 Hz至63 Hz

● 輸出電壓：?jiǎn)蜟型輸出5 VDC-20 VDC

● 輸出功率：20V 3.25A 最大65W

● 外形尺寸：54毫米（長(zhǎng)）*31毫米（寬）*25毫米（高）

● 效率：滿足 CoC Tier 2 和 DoE Level 6 級(jí)效率要求

● ACF 初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的數(shù)位控制

● 集成的GaN IC MasterGaN2使其具有密度極高的PCB布局和減少物料清單

● 符合電磁相容標(biāo)準(zhǔn)：CISPR32B / EN55032B

● 支援 USB-PD、PPS、SCP、FCP 和 QC 協(xié)議