STMicroelectronics ha lanzado dos convertidores VIPerGaN de alto voltaje de 100 W, ampliando la tecnología de ahorro de energía de banda ancha a electrodomésticos, automatización de edificios y del hogar, iluminación inteligente, así como a productos de consumo como televisores y cargadores.
Los dos convertidores de potencia lanzados recientemente son el VIPerGaN100W con una corriente límite de fuga de 3,5 A y el VIPerGaN100WB con 4,2 A. Este último puede soportar brevemente una potencia máxima de 125W. Este margen flexible evita que los diseñadores diseñen circuitos de energía de manera excesivamente redundante al desarrollar dispositivos con cargas inductivas, como válvulas y motores de solenoide, como máquinas de café, pequeños electrodomésticos y aires acondicionados. Ambos convertidores son compatibles con el voltaje de entrada de CA universal a nivel mundial de 85 V a 265 V y producen de manera estable 100 W cuando el voltaje de entrada es superior a 185 V.
Ambos convertidores están equipados con transistores de potencia de nitruro de galio (GaN) de 700 V, lo que garantiza la robustez y la alta confiabilidad de los convertidores. La resistencia de encendido RDS (encendido) de 0,27 mΩ del transistor de potencia ayuda al convertidor a lograr un rendimiento térmico excelente. Dentro del paquete QFN de 5 mm × 6 mm, también se integran un convertidor flyback y un controlador de compuerta GaN, lo que elimina la necesidad de que los diseñadores ajusten la resistencia y la inductancia de la compuerta para el engorroso trabajo de depuración de optimización del rendimiento de conmutación.
Por otro lado, la característica de alta frecuencia de conmutación de los transistores de potencia GaN permite a los diseñadores de circuitos lograr una excelente eficiencia energética y densidad de potencia mediante el uso de componentes pasivos de pequeño tamaño. Para demostrar esta ventaja, STMicroelectronics ha lanzado el diseño de referencia del cargador USB Type-C PD 3.0 de 100 W EVLVIPGAN100WP basado en el diseño VIPerGaN100W. Esta solución admite cinco configuraciones de salida de energía que van desde 5 V/3,0 A hasta 20 V/5,0 A. Adopta una arquitectura de retroalimentación de optoacoplador y regulación del lado secundario, con una eficiencia máxima superior al 92 % y una densidad de potencia de 24 W/in³.
Tanto VIPerGaN100W como VIPerGaN100WB están equipados con convertidores flyback de conmutación de voltaje cero casi resonantes. Adoptan mecanismos flexibles de administración de energía, como el retorno de frecuencia de carga liviana y el período de salto de valle de carga media, manteniendo una alta eficiencia energética en todo el rango de carga al limitar la frecuencia de conmutación. En el modo de período de salto de canal, la tecnología de bloqueo de canal de desarrollo propio de stmicroelectronics puede omitir de manera estable el número de canales, evitar fluctuaciones de la banda de frecuencia de audio y garantizar un funcionamiento silencioso en condiciones de carga completa. El modo de ráfaga sin carga puede reducir el consumo de energía en espera a menos de 30 mW.
Además, la alimentación directa de voltaje de línea puede controlar con precisión la energía eléctrica transmitida en cada ciclo de conmutación, manteniendo una potencia de salida estable cuando el voltaje de entrada fluctúa. Mientras tanto, el tiempo de supresión dinámica limita la variación de la frecuencia de conmutación para minimizar al máximo las pérdidas de conmutación. Ambos convertidores están integrados con funciones integrales de protección de seguridad eléctrica, que cubren protección contra sobretensión de entrada y salida, apagado por sobrecalentamiento, protección de encendido por subtensión y protección de apagado por subtensión.
