集成一顆“大腦”的ST-ONEHP數(shù)字控制器

日前，在MWC上海2023上意法半導(dǎo)體為我們帶來了各個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品及應(yīng)用，在眼花繚亂的展品中，這次我們重點(diǎn)來講講這個(gè)“小東西”——ST-ONEHP數(shù)字控制器。

數(shù)字控制器有哪些好處？

對(duì)于高功率充電器和適配器我們?cè)缫巡荒吧?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/ST">ST-ONEHP的內(nèi)部集成了多顆控制芯片，包括初級(jí)的PWM控制器，次級(jí)的同步整流控制器以及USB-PD協(xié)議芯片，在其次級(jí)集成了一顆ARM Cortex M0+的芯片，因此得名數(shù)字控制器。數(shù)字控制器有哪些好處？第一，在控制上面，研發(fā)工程師在使用芯片的時(shí)候，可以通過電腦的UI直接操控這個(gè)芯片，開展一些功能。同時(shí)，對(duì)于工程師應(yīng)用方面，ST-ONEHP里也集成了整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的算法和協(xié)議，這樣可以極大的減少研發(fā)的投入縮短研發(fā)周期從而達(dá)到快速上市。

ST-ONEHP是ST-ONE系列的一部分，是世界上第一個(gè)在單個(gè)封裝中嵌入Arm? Cortex?-M0+內(nèi)核、具有同步整流功能的離線可編程控制器和USB PD PHY的數(shù)字控制器。這樣一個(gè)系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)用于控制ZVS非互補(bǔ)有源鉗位反激式轉(zhuǎn)換器，以創(chuàng)建具有符合標(biāo)準(zhǔn)的USB-PD3.1接口的高功率密度充電器和適配器。

高功率密度同時(shí)也是高能效

對(duì)于適配器來說，使用過程中無法避免出現(xiàn)發(fā)熱的情況，但發(fā)熱程度卻是可以通過內(nèi)部電路設(shè)計(jì)來降低的。來自ST工業(yè)及電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品部的張杰先生向我們表示，散熱問題通常來自于熱損耗問題，假設(shè)當(dāng)輸入功率是140W，輸出功率132W，這意味著其中有8W的損耗，而這些損耗就會(huì)轉(zhuǎn)化成熱能擴(kuò)散到整個(gè)充電器的機(jī)頭殼上，換句話說整個(gè)充電器需要將這8W的熱能散出去。

我們了解到，基于ST-ONEHP的 140W USB PD3.1方案的整機(jī)效率在低壓情況下，至少可以到92%的能效，在高壓時(shí)至少可以到94%以上。正是因?yàn)橛腥绱烁叩男时憩F(xiàn)，基于ST-ONEHP的解決方案的散熱問題才得以更好的解決。

張杰介紹到，基于ST-ONEHP芯片的解決方案能夠相比較于傳統(tǒng)的方案有效提升2%的能效，這是因?yàn)槠潆娐方Y(jié)構(gòu)本身比市面上充電器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更高效。另外，ST-ONEHP還使用了氮化鎵的技術(shù)，這就又一次節(jié)省了傳統(tǒng)功率器件在開通關(guān)斷時(shí)的損耗。

更便攜還能更通用

在ST的展臺(tái)上，我們看到基于ST-ONEHP的適配器方案可以應(yīng)用在手機(jī)、筆記本、電動(dòng)車或者LED等通用場(chǎng)景。比如在工作出差時(shí)需要通常情況下是手機(jī)和電腦帶各一個(gè)充電器，除此之外男士可能還會(huì)需要帶刮胡刀，女士則會(huì)額外帶一些按摩儀。如此，同時(shí)好幾個(gè)充電器對(duì)于出行的人來說是極為不方便的，而使用基于ST-ONEHP的適配器方案則可以一器頂十器使用，在140W功率范圍內(nèi)適用于大多數(shù)便攜電器。

基于ST-ONEHP的適配器方案這種極強(qiáng)的通用性，還能幫助減少碳排放。ST表示，如果全球所有的適配器都使用基于ST-ONEHP的解決方案，至少可以節(jié)省1%的電能損耗，相當(dāng)于可以節(jié)省93TWH（太瓦時(shí)）的電能，相當(dāng)于15座核電站電能的產(chǎn)量。

碳中和不僅是全世界的目標(biāo)，同時(shí)也是ST的指標(biāo)，意法半導(dǎo)體之前曾宣布到2027年實(shí)現(xiàn)碳中和，因此很多產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都與低碳息息相關(guān)。我們能看到，ST不僅僅在技術(shù)和產(chǎn)品上不斷推陳出新，同時(shí)也在為地球環(huán)保事業(yè)不斷努力。