基于ST主动钳位反驰式控制器：ST-ONE与MasterGaN2的65W高效能数位智能充电器方案

ST-ONE 简介

ST-ONE 是一款具有二次侧数位控制的离线数位控制器，专门用于采用包括 USB-PD 在内的智慧充电解决方案的主动钳位反驰式转换器，独特的完整 SiP(System in Package)、高压能力、跨电流隔离的数字电源控制，可实现极高的性能和功率密度，允许接口协议、电源控制算法和故障系统管理的演进和定制。

该器件在初级侧包括一个主动钳位反激式控制器及其启动，在次级侧包括一个微控制器以及控制转换和通信所需的所有周边设备。两侧通过嵌入式电气隔离通信通道连接，出厂时已载入固件，该固件可处理 USB-PD 的电源转换和通信协议，包括可选的 PPS 和电子标记的电缆管理、SCP、FCP 和 QC 3.0 HVDCP B 类 通过使用非互补主动钳位反驰式和专用电源该器件允许实现高效率和低空载功耗的模式及专用记忆体在出厂过程中存储预设设备配置，使用者可以更改或调整此存储区以适应最终产品规格。

MasterGaN2 简介

另包含MASTERGAN2 是一种先进的电源系统级封装，在不对称的半桥配置中集成了一个栅极驱动器和两个增强模式 GaN 功率晶体管。集成的 GaN 功率晶体管具有 600 V 的漏源击穿电压和 150 mΩ 和 225 mΩ 的低侧和高侧 RDS(ON)，而嵌入式栅极驱动器的高侧可以很容易地由集成自举二极管来驱动。

MASTERGAN2 在下部和上部驱动部分均具有 UVLO 保护功能，可防止电源开关在低效率或危险条件下工作，联锁功能可避免交叉传导情况。输入引脚的扩展范围允许与微控制器、DSP 单元或霍尔效应传感器轻松连接。MASTERGAN2 可在 -40°C 至 125°C 的工业温度范围内工作。 该器件采用紧凑的 9x9 mm QFN 封装。

场景应用图

产品实体图

展示版照片

方案方块图

ST-ONE Schematic

ST-ONE Block diagram

MasterGaN2 Block Diagram

Efficiency at 115Vac

Efficiency at 230Vac

核心技术优势

ST-ONE：

● 零件数量少，多合一平台

● 具有的主动箝位二次侧数字控制

● 高达 1 Mhz 的高频操作（用于 GaN 的扩展驱动器）

● 高功率密度~30w/inch3

● 嵌入式 USB-PD 3、QC3 … 管理

● 嵌入式物理层

● 固件升级灵活性

● 用于空载消耗的 HV 启动和 X-Cap 放电

● Brown-in/out 功能

● 优化同步整流数字控制

● 完整的安全操作保护

● 灵活性、可编程性和通信功能

● 数字电源嵌入式闪存固件可编程

● 嵌入式 6.4 kV 电流隔离

MasterGaN2：

● 集成半桥栅极驱动器和高压的 600 V 系统级封装

● 不对称配置的 GaN 功率晶体管：

   – QFN 9 x 9 x 1 毫米封装

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

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

● 反向电流能力

● 零反向恢复损耗

● 低端和高端UVLO 保护

● 内部自举二极管

● 联锁功能

● 关断功能专用引脚

● 精确的内部时序匹配

● 3.3 V 至 15 V 兼容输入，具有迟滞和下拉功能

● 过热保护

● 减少物料清单

● 非常紧凑和简化的布局

● 灵活、简单、快速的设计。

方案规格

● 输入电压：通用交流电，范围为90 VAC至264 VAC，频率为47 Hz至63 Hz

● 输出电压：单C型输出5 VDC-20 VDC

● 输出功率：20V 3.25A 最大65W

● 外形尺寸：54毫米（长）*31毫米（宽）*25毫米（高）

● 效率：满足 CoC Tier 2 和 DoE Level 6 级效率要求

● ACF 初级侧和次级侧的数位控制

● 集成的GaN IC MasterGaN2使其具有密度极高的PCB布局和减少物料清单

● 符合电磁相容标准：CISPR32B / EN55032B

● 支援 USB-PD、PPS、SCP、FCP 和 QC 协议