解锁紧凑电源： 超紧凑、高效率 180 瓦 GaN 降压转换器评估板 适用于 USB PD 应用
技术分享GaN技术杂谈 – Parinda Chantarasereekul
8月 08, 2025
在追求更高功率密度和效率的竞赛中，EPC91109评估板被设计用于展示氮化镓（GaN）FET在 USB Power Delivery（USB-PD）及其他紧凑型应用中的全部能力。
面向 USB PD 应用的紧凑型电源设计
EPC91109 是一款两相同步降压转换器参考设计，优化用于将 20 V 至 36 V 输入电压转换为 12 V、16 V 或 20 V 的稳定输出电压，这些是 USB 应用中常见的电池电压。这种灵活性，加上仅 24 x 24 mm 的微型功率级，使其非常适用于笔记本电脑和其他基于 USB PD 的应用，最大功率达 180 W。
EPC91109 内部结构：GaN FET + 双相降压控制器
EPC91109 的核心是四颗 EPC2057 50 V GaN FET，具有 8.5 mΩ 的低 RDS(on) 和超快开关速度，封装尺寸仅为 1.5 x 1.2 mm。它们由Analog Devices 的 LTC7890 双相降压控制器驱动，实现近乎零死区时间的开关。高速开关和最小死区时间的结合，在无需散热器或强制风冷的情况下，实现了高效率和高功率密度。
图 1：EPC91109 电路图
性能亮点：180 W 输出，效率超过 98%
尽管尺寸紧凑，EPC91109 在性能上表现出色，可从 36 V 总线向 12 V 负载输出最高 14.3 A 电流。因此，符合 USB PD 3.1 规范，可通过 USB 电缆传输高达 180 W 的功率。转换器的工作频率为 970 kHz，在满载状态下实现峰值效率和超过 98% 的整体效率——全部无需散热器或风冷。
图 2：在不同输入电压和 VOUT = 16 V 条件下，无风冷无散热器的 EPC91109 板测得效率
实测结果：效率、纹波与瞬态响应
EPC91109 在真实工作条件下经过充分验证，以展示其可靠性和性能。在典型测试场景下——36 V 输入、12 V 输出和 14.3 A 负载——该板提供了稳定、高效的电源转换，在无散热器或风冷的条件下仍保持热稳定。
热成像结果显示，即使在最大额定电流下，该板仍在安全温度范围内运行，且可在无外部风冷的情况下达到热稳态。在不同负载电流和输入电压下，电压调节控制精确，波动极小。
图 3：EPC91109 在 36 V 输入、12 V 输出和 14.3 A 负载条件下运行的稳态热成像图（无风冷和散热器）
此外，其瞬态响应强劲且阻尼良好：在负载从 10% 快速变化至 90%（及反向）时，输出纹波保持在峰峰值 50 mV 以下。
图 4：EPC91109 在 36 V 输入、12 V 输出条件下，负载从 10% 到 90%（再回到 10%）的瞬态波形
这些测量结果——直接在电源输出和开关节点处获取——证明了 EPC91109 不仅性能优异，还因 GaN 技术实现了简化设计与高热效率。
按应用需求配置 EPC91109
EPC91109 评估板通过直观的跳线配置方式，提供高度灵活性，工程师可轻松根据具体应用需求进行定制。用户可通过输出选择器跳线，在三种常见电压——12 V、16 V 或 20 V——之间切换，适用于各种 USB PD 场景。
为了提升设计灵活性，该板可配置为双输出降压转换器，或为具有单一输出的两相交错转换器，从而提高电流共享性能并降低输出纹波。此外，工程师还可通过三个预设的死区时间设置（近零、约 5 ns 或 20 ns）来微调开关性能，以在效率与安全性之间取得平衡。
轻载工作模式也可通过跳线设置，包括 Burst Mode®、Skip Mode 和连续导通模式（CCM），使设计人员能在低负载下优化功耗与噪声特性。
这些功能使 EPC91109 成为评估高性能 GaN 电源转换的多功能且工程师友好型平台。
图 5：EPC91109 模式设置的跳线位置和说明
准备好开始了吗？
如果您正在开发下一代便携式电源系统，EPC91109 将为您提供 GaN 所带来的性能提升的实践体验——这是传统硅技术无法比拟的。
请在产品页面查看 EPC91109 的完整规格和技术文档。
有疑问或需要系统集成方面的帮助？请联系 EPC 的应用支持团队，讨论您的设计需求。
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