‌STACF01A/B反激式控制器IC技术解析与应用指南-电子发烧友网

STMicroelectronics STACF01A/STACF01B有源钳位反激式控制器IC驱动和控制有源钳位反激式转换器，可对有源钳位（高侧、HS)开关进行非互补驱动。它明确用于GaN HEMT的高性能交流-直流适配器，额定功率高达100W及以上，旨在实现高效率和高功率密度。该IC可根据负载条件无缝更改工作模式，以优化极宽负载范围下的效率：中等负载时带频率折返的可变频率、轻负载时的下钳位负载比例频率、极小负载时的突发模式和空载。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STACF01A，STACF01B反激式控制器IC数据手册.pdf

自动调整机制确保为任何输入/输出电压组合正确设置用于实现ZVS所需的反向一次侧电流。这些IC可通过基于光耦合器的反馈从二次侧实现输出电压调节。该IC设有嵌入式高压启动电路，可实现线路电压监控系统。当转换器与交流电源线路断开时，STMicroelectronics STACF01A还会使X电容器放电。STACF01B设计用于直流输入，例如前置带PFC的SMPS或由直流总线供电。

该IC包含两个低侧、低功耗驱动器，设计用于驱动外部高压半桥驱动器IC或SiP（例如MasterGaN系列之一）的输入。它们还具有一整套保护特性，可防止一次侧和二次侧故障（两级过流、过功率、过载、短路、掉电、输出过压）。通用保护输入（低电平有效锁存类型和高电平有效自动重启）有助于实现外部OTP、外部输入OVP或通用保护。

特性

有源钳位反激式转换器的非互补控制
多模运行可在非常宽的负载范围内优化效率
工作频率高达500kHz，死区时间可编程
自动反向电流控制，用于ZVS低侧开关
ZCD电路，用于去磁即时检测和OVP设置
嵌入式高压启动和有源X-cap放电电路
集成降压-升压稳压器，用于宽输出电压范围
极低静态电流可实现超低空载输入功率
全面的保护特性
与PFC控制器连接
双通道低侧驱动器，可轻松搭配MasterGaN系列、其他类型的GaN功率IC或半桥驱动器IC

框图

‌STACF01A/B反激式控制器IC技术解析与应用指南‌

‌一、核心特性与设计亮点‌

STMicroelectronics推出的STACF01A/B是专为高功率密度AC-DC适配器设计的‌有源钳位反激（ACF）控制器‌，特别针对GaN HEMT功率器件优化，具有以下创新特性：

‌多模式效率优化‌
- 支持‌ 可变频率（VF）、频率折返（FFBK）、压控振荡（VCO）和突发模式（BM） ‌，实现从满载到空载的全范围高效转换（典型效率>93%）。
- 轻载时自动切换至‌负载比例频率调制‌，空载输入功率可低至30mW。
‌智能栅极驱动‌
- 非互补控制架构简化GaN驱动设计，内置‌ZVS（零电压开关）自调节机制‌，通过反向电流控制优化开关损耗。
- 可编程死区时间（350ns-1.1μs），适配不同GaN器件的开关特性。
‌高集成保护功能‌
- 集成‌ 输入欠压锁定（UVLO）、两级过流保护（OCP1/OCP2）、输出过压保护（OVP） ‌，支持外部温度保护接口（通过PROT引脚）。
- STACF01A独有的‌X电容自动放电‌功能，无需外置泄放电阻，满足IEC 62368-1安全标准。

‌二、关键电路设计要点

‌1. 辅助电源设计‌

‌Buck-Boost稳压器‌：
- 输入电压范围2.4-27V，输出6.25V/20mA，需外接10μH电感（DCR<1Ω）和30V肖特基二极管（如SS13）。
- 布局时需将BBSW1/BBSW2走线长度控制在<5mm以降低EMI。

‌2. PCB布局建议‌

‌高频路径‌：HS/LS驱动信号与GaN栅极间距<10mm，采用差分对走线。
‌地平面分割‌：
- 功率地（BBGND）与信号地（GND）单点连接，避免开关噪声耦合。
- 散热焊盘（EXP_PAD）需通过多过孔连接至内部地层。

三、调试与故障处理‌

‌现象‌	‌排查重点‌	‌解决方案‌
启动失败	VCC电压是否达到6V？	检查HVS引脚二极管（1N4007）极性
轻载效率下降	是否进入VCO模式？	调整TBLANK电阻（9.1kΩ-150kΩ）
OVP误触发	ZCD引脚采样波形是否干净？	增加RA/C10低通滤波（典型330pF）