意法半导体推出四款全新VIPERGAN氮化镓功率器件

从快充充电器到工业自动化，氮化镓正成为高功率密度电源设计的核心选择。意法半导体近日推出四款全新VIPERGAN氮化镓功率器件，持续推动氮化镓技术在更广阔领域的落地。

这四款全新VIPERGAN氮化镓功率器件分别为VIPERGAN50W、VIPERGAN65W、VIPERGAN65D以及VIPERGAN100W (B)。相较于前代VIPERGAN50/65/100型号，新款器件将原有的650V晶体管升级为700V氮化镓晶体管。

同时，VIPERGAN65D和VIPERGAN100W (B)提升了电流限制，能更好满足设备启动阶段的大功率裕量需求，VIPERGAN65D还采用了全新封装形式。VIPERGAN基础系列与W系列器件脚对脚兼容，设计人员无需大幅改动原有设计或代码，就能完成新品替换，轻松实现应用开发与性能升级。

核心升级，性能再进阶

丰富产品选择，适配更多应用场景

2023年，意法半导体首次推出VIPERGAN系列器件，该系列器件输出功率覆盖50W至100W，工作电压区间为9V至23V，适配多场景功率需求。同时，ST还推出首款面向USB-PD快充应用的VIPERGAN100评估板——EVLVIPGAN100PD。开启自适应突发模式后，VIPERGAN器件的待机功耗低于30mW，且采用5mm×6mm的QFN封装，是业内同功率等级中尺寸最小的器件之一。凭借诸多核心优势，该系列器件已成功落地空调、工业自动化设备、家用电器等多款产品，斩获大量设计订单与实际落地项目。

优化设计流程，提升开发灵活性

本次推出的新款器件在初代产品基础上对氮化镓晶体管进行升级，性能大幅提升，设计人员可充分挖掘氮化镓材料的特性，开发出各种各样的新产品。为帮助研发团队加快项目进度，ST同步推出了EVLVIPGAN50WF、EVLVIPGAN65WF、EVLVIPGAN65DF、EVLVIPGAN50WP、EVLVIPGAN65WP以及EVLVIPGAN100WP多款开发板，提供成熟的参考设计，有效缩短产品上市周期。新款开发板与VIPERGAN W系列器件的研发，均充分吸纳了初代VIPERGAN用户的反馈意见。初代产品得到了市场的广泛认可，但部分应用场景对器件电压等级有更高要求，因此此次新产品采用700V晶体管，并推出VIPERGAN100W (B)，进一步释放旗舰级VIPERGAN器件的性能潜力。

单器件适配多设计，降低开发成本

新款器件凭借氮化镓晶体管的低导通电阻特性，实现优异功率输出：VIPERGAN50W的导通电阻为470mΩ，VIPERGAN65W为290mΩ，VIPERGAN65D与VIPERGAN100W (B)均为270mΩ。其中VIPERGAN100W (B)在欧洲电网电压范围（185-265V交流）或搭配PFC电路时，可输出100W功率，通用电网电压范围（85-265V交流）下输出功率达75W。此外，全系列器件均脚对脚兼容，工程师无需大幅改动PCB布局与整体设计，就能快速完成器件替换，大幅提升开发效率。

为何选准谐振零电压开关反激式转换器？

功率密度需求攀升，技术适配新趋势

当下各类产品对功率密度的要求越来越高，充电器小型化就是典型例子。准谐振零电压开关技术（开通谷值开关）早已应用于电视等家电的开关电源，如今适用场景进一步拓展，主要原因是各类产品的功率密度大幅提升。比如现代电视像素数不断增加，功耗要求却愈发严苛；50W充电器虽已成熟，但消费者更偏爱体积小、发热低，还能为笔记本、平板、手机等多设备快充的产品。

效率提升成刚需，氮化镓给出新解法

准谐振转换器因高效率成为行业主流，而传统PWM转换器在电压峰值时开通，功率损耗大，且损耗会随开关频率升高而加剧。工程师虽可通过缓冲电路加以缓解，但提升效率的最优方案仍是软开关技术，即在电压或电流为零时完成开关动作。

实现软开关需通过谐振电路（电感-电容电路）将方波转为正弦波，零电压开关技术则让器件在正弦波谷底开通。多年来工程师一直在探索提升效率的方法，而氮化镓技术的出现，给出了全新解决方案。

为何优选新款VIPERGAN氮化镓器件？

高性能氮化镓晶体管加持

VIPERGAN50W/65W/D/100W (B)采用与MASTERGAN系列同款的氮化镓晶体管，承袭同款技术优势。氮化镓材料的高电子迁移率，让器件能承受更高开关频率，在承载更大负载的同时大幅降低功率损耗，助力打造高功率、小体积的电源产品。

多模式智能调节，全负载高效低耗

新款器件搭载多模式工作机制，可根据负载变化动态调整开关频率，实现全负载区间性能优化：

◆重载时，准谐振电路将晶体管开通时机与变压器去磁过程（零电流检测引脚实现）同步，最大程度降低损耗；

◆中重载时，触发谷值跳越模式，晶体管随负载降低跳过部分电压谷底再开通，同时降低开关频率减少损耗；

◆中轻载时，频率折返模式降低开关频率并限制阈值，避免噪声；

◆轻/无载时，突发模式将开关频率降至数百赫兹，保持峰值电流恒定，进一步抑制噪声。

▲VIPERGAN50的多模式工作机制

初代VIPERGAN50/65/100在突发模式下静态电流仅900µA，新款器件延续了这一低功耗特性，助力产品满足最新环保法规，提升能效的同时节约能源。

集成多重保护，简化设计省成本

以往工程师需要外接器件为电源系统实现保护功能，而新款VIPERGAN器件大幅提升能效，为集成更多保护功能预留了设计空间，无需布置过多外围元件，有效降低物料清单成本。

该系列是意法半导体VIPER Plus系列中首款集成输入过压保护的产品，可抵御突发电压尖峰；欠压锁定/掉电保护功能会监测电源电压，通过设定启动工作的最低输入电压和停止工作的最低输入电压，保护系统免受电网供电不稳定的影响；同时还集成了过温、过载/短路等行业主流保护功能，全方位守护电源系统。

快速开发攻略｜配套评估板一站式搞定

为让开发者快速启动产品开发，ST同步推出的系列配套评估板提供了高度贴合实际应用的硬件与协议支持：评估板预设5V/3A、9V/3A、12V/3A、15V/3A、20V/5A五种功率传输协议配置，研发团队可基于该平台及配套原理图，快速开展定制化PCB设计；在115V/230V市电输入下，系统50%负载时峰值效率超90%，该评估板还采用了基于L6564芯片的功率因数校正系统，可有效降低谐波失真。

▲EVLVIPGAN100PD评估板

从初代产品的市场验证，到新系列的技术升级，意法半导体始终深耕氮化镓技术的研发与应用，通过持续丰富产品矩阵、优化设计体验、降低应用门槛，让宽禁带半导体技术更好地赋能工业、消费等多领域电源设计。