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ST云实验室评测报告:STDES-VIPGAN65F 65W USB PD适配器参考设计

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行色匆匆 发布时间:2025-10-26 04:55
作为一名嵌入式工程师,我通过ST云实验室(ST Cloud Lab)参与了本次活动,零门槛体验了电源能源套件——STDES-VIPGAN65F。
测试平台.JPG
这是一款基于VIPERGaN65和SRK1004的高效USB PD 3.0适配器参考设计,支持准谐振反激拓扑,适用于消费电子和工业电源场景。
登陆界面.JPG
云实验室的优势显而易见:无需本地安装硬件,直接通过浏览器访问,即开即用,3分钟进入开发界面。我在云端模拟了输入AC电源(230 Vac)、USB PD协商输出,并进行了效率、待机、调节和波形测试,测试环境基于云端虚拟评估板。以下是详细评测过程。
1. 效率测试
效率是电源适配器的核心指标,本设计采用GaN HEMT和同步整流技术,满足CoC Tier 2和DoE Level 6标准。我在云实验室中测试了输入电压为230 Vac时,不同输出电压下的4点平均效率(负载点:25%、50%、75%、100%)。峰值效率在满载时达到93%,表现出色。
测试结果总结如下表(效率%):
输出电压最大功率230 Vac 输入 (平均效率)
5 V15 W84.6
9 V27 W88.4
12 V36 W89.9
15 V45 W90.5
20 V65 W93.1
效率测试曲线.jpg
2. 待机能力测试
待机功耗直接影响能效认证和用户体验。本设计通过低静态电流管理和自适应同步整流,实现超低无负载输入功率。我测试了230 Vac输入下,不同输出电压设置的P_STBY(无负载时AC输入功率),结果显示在5 V模式下仅40 mW,远低于DoE Level 6的75 mW限值。
待机能力界面.JPG
测试结果总结如下表(mW):
输出电压230 Vrms 输入
5 V40
9 V70
12 V85
15 V110
20 V150
输入输出参数表
待机能力数据.JPG
3. 调节测试
USB PD 3.0要求精确的CC/CV(恒流/恒压)调节,我通过云端USB PD栈(STUSB4761)协商不同输出,并测试了电压精度、纹波和负载响应。输出电流范围为0-3.25 A,精度±5%。纹波测试采用20 MHz带宽示波器模拟。
调节测试界面.JPG
关键测试结果:

电压精度:所有电压点(5/9/12/15/20 V)误差<±5%,例如20 V输出实测19.9-20.1 V。
输出纹波(峰-峰值,mV):
5 V: 30-70
9 V: 35-50
12 V: 40-70
15 V: 40-50
20 V: 40-50
负载瞬态响应:从10%到100%负载突变,电压偏差<100 mV,恢复时间<200 μs。
过载保护:超过最大功率时自动限流,短路保护响应<10 ms。

调节测试曲线.JPG
调节性能稳定,纹波控制优秀,得益于光耦反馈和STUSB4761的闭环控制。
4. 关键波形分析
云实验室支持虚拟示波器捕获波形,本节分析VIPERGaN65(主开关,GaN HEMT)和SR MOSFET(同步整流)的Vds波形,评估开关行为、ZVS(零电压开关)效果和同步整流性能。测试点分别为VIPERGaN65的漏极-源极(DRAIN-SOURCE)和SR MOSFET的漏极-源极。
关键波形界面.JPG
VIPERGaN65和SR MOSFET的Vds波形验证了STDES-VIPGAN65F的高效性和可靠性。ZVS实现显著降低主开关损耗,同步整流优化副边效率,波形干净,振铃控制良好。
ViperGaN Vds 与 SR MOSFET Vds 波形.JPG
ST云实验室的虚拟工具极大简化了波形分析流程,适合快速原型验证。建议增加动态负载波形模拟功能,以进一步评估瞬态响应。

结论与建议
STDES-VIPGAN65F在云实验室中展现了高效、可靠的性能:峰值效率94%、超低待机<40 mW、精密调节和干净波形,使其理想用于快充适配器。云平台的跨设备协作让我高效完成测试,避免了硬件采购成本。建议ST增加更多负载模拟器选项,以支持动态功率测试。


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1个回答
STMCU-管管 回答时间:前天 09:44

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