‌基于VIPERGAN65D的65W GaN电源适配器参考设计解析

STMicroelectronics EVLVIPGAN65DF参考设计（用于VIPERGAN65）是一款24V/65W参考设计，基于VIPERGAN65D高压转换器，采用隔离式QR反激拓扑进行设置。这款控制器在同一封装中集成了低压PWM控制器芯片和700V GaN HEMT。该器件集成了一整套特性，有助于以较短的物料清单设计出高效、低待机功耗的开关模式电源，从而实现经济高效的快速设计。这些设计包括具有动态消隐时间的ZVS准谐振操作、前馈补偿、谷值同步调整、低静态电流和先进的轻负载管理。

数据手册：*附件：STMicroelectronics EVLVIPGAN65DF参考设计（用于VIPERGAN65）数据手册.pdf

另外还包含一整套保护特性，可显著提高终端产品的安全性和可靠性：输出过压保护 (OVP)、输出过载/短路保护 (OLP)、上电/掉电保护和输入过压保护 (iOVP)。通过由SRK1001自适应同步整流控制器驱动的功率MOSFET实现二次侧整流，从而提高系统效率。

特性

• 通用输入电压范围：90VAC 至264V AC ，频率范围为47Hz至63Hz
• 最大输出功率：65 W
• 输出电压：24VDC
• 直流输出电流为 2.7 A
• 峰值效率大于93%

示意图

基于VIPERGAN65D的65W GaN电源适配器参考设计解析‌

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一、核心器件与设计亮点

STMicroelectronics的EVLVIPGAN65DF参考设计采用‌QR反激拓扑‌，集成两大关键器件：

1. ‌VIPERGAN65D‌：700V GaN HEMT与PWM控制器的单芯片解决方案，具备动态消隐时间ZVS准谐振、馈送补偿、谷底同步调整等特性，待机电流低至μA级。
2. ‌SRK1001‌：次级侧同步整流控制器，驱动MOSFET（如BSC093N15NS5）替代传统二极管，提升整机效率至93%以上。

设计优势体现在：

• ‌简化BOM‌：仅需47个元件（含变压器）
• ‌宽电压输入‌：90-264VAC全球兼容
• ‌多重保护‌：OVP/OLP/输入过压/欠压保护全集成

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二、关键电路设计分析

1. 输入滤波与整流（图1）

• ‌EMI抑制‌：双10mH共模电感（CM）配合X2安规电容（305VAC）构成第一级滤波
• ‌浪涌防护‌：3.15A保险丝（F1）与压敏电阻（RV1）组成防护网络
• ‌整流效率优化‌：采用双桥式整流（BR1/BR2 Z4DGP408L-HF）降低导通损耗

2. 功率转换部分（图2）

• ‌GaN驱动配置‌：VIPERGAN65D的HV引脚直接连接DC BUS，通过560pF谐振电容（C6）实现谷底开通
• ‌变压器设计‌：Wurth 750371658定制变压器，初级电感量18μH（实测）
• ‌同步整流时序‌：SRK1001的TOFF引脚外接4.7nF电容（C15）调节关断延迟

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三、典型性能参数

指标	参数值	测试条件
输出功率	65W（持续）	230VAC输入, 25℃环境
峰值效率	93.2%	115VAC输入, 50%负载
待机功耗	<30mW	265VAC输入, 空载
输出电压精度	±1%	全负载范围

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四、应用场景建议

1. ‌工业设备辅助电源‌：利用其-40℃~125℃工作温度范围，适合PLC控制模块供电
2. ‌消费类快充‌：24V/2.7A输出可适配多数电动工具电池充电
3. ‌LED驱动‌：配合NCP432B基准源实现恒流控制