Controlador Digital Integrado para Aplicações de Entrega de Energia USB de até 140W da STMicroelectronics

A STMicroelectronics apresentou o controlador digital integrado ST-ONEHP, o primeiro CI do mundo certificado pelo USB-IF de acordo com a especificação de Faixa de Potência Estendida de Entrega de Energia USB (USB PD 3.1 EPR).

Como o terceiro controlador da família ST-ONE, o ST-ONEHP possui capacidade de saída de 28V para simplificar a construção de carregadores e adaptadores de energia com classificação de até 140W. Compartilhando a arquitetura ST-ONE, o conversor é uma topologia não complementar de ZVS (zero-voltage-switching) com clamp-flyback ativo que garante eficiência superior em alta potência de saída e frequência de comutação. Recursos essenciais, como regulação secundária e interface de comunicação USB PD, são integrados, economizando custos de materiais e tamanho e complexidade do PCB. A retificação síncrona integrada ajuda a maximizar a eficiência e o isolamento galvânico reforçado permite uma solução compacta e segura.

Dentro do ST-ONEHP, um microcontrolador Arm® Cortex®-M0+ mantém o controle geral. O MCU é fornecido pré-carregado com firmware USB PD certificado, o que facilita a aprovação do produto final para se qualificar para o logotipo USB. Com 64KByte de armazenamento flash, o MCU fornece espaço para personalizar o firmware de conversão de energia.

O ST-ONEHP é adequado para uso com o chip único MasterGaN da ST, integrando os terceiros transistores de potência de nitreto de gálio (GaN) da Companhia e drivers de porta otimizados. O SiP facilita a adoção da tecnologia GaN em aplicações conscientes de energia para obter benefícios, incluindo desempenho térmico superior e eficiência de comutação em comparação com transistores de silício convencionais.

Aprimorando as propriedades do conversor ST-ONE, o MasterGaN ajuda a maximizar o desempenho e permite altas frequências de comutação que permitem componentes passivos menores. Ao combinar o controlador ST-ONEHP e um dispositivo de ponte mestra MasterGaN1 de 9 mm x 9 mm, a ST produziu o design de referência EVLONE140W menor que um carregador de laptop padrão de 65W.

Seu volume de 90cm3 equivale a uma densidade de potência líder da indústria de 25W/in3, enquanto a eficiência máxima atinge mais de 94%. Do ponto de vista ambiental, o carregador pode usar apenas um quarto dos plásticos e é 2% mais eficiente do que os carregadores médios. O uso desses produtos em todos os carregadores produzidos no mundo economizaria 3,5 milhões de toneladas de emissões de CO2.