氮化鎵充電器如何設計?多功能電源插座廠家分享這5款拆解案例,秒懂

添加時間:2021-09-11 10:13:16點擊率:

“GaN”中文名“氮化鎵”,是一種新型半導體材料,它具有禁帶寬度大、熱導率高、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強度和高硬度等特性,在早期廣泛運用于新能源汽車、軌道交通、智能電網、半導體照明、新一代移動通信,被譽為第三代半導體材料。隨著技術突破成本得到控制,目前氮化鎵還被廣泛運用到消費類電子等領域,充電器便是其中一項。下面和百捷多功能電源插座小編一起來看看吧!

采用了GaN氮化鎵元件的充電器直觀的感受就是體積小、重量輕,在發熱量、效率轉換上相比普通充電器也有更大的優勢,大大的提升了我們的使用體驗。

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目前市面上已經出現了多家擁有氮化鎵技術的廠商,充電頭網早在今年4月份的香港環球資源移動電子展上,就為大家報道了8款氮化鎵USB PD充電器。不過相對硅功率器件而言,氮化鎵功率器件的應用技術門檻相對較高,業界大部分充電器廠商都還處于剛起步的階段。

氮化鎵充電器究竟應該如何設計?走在技術前沿的廠商已經給出了自己的答案。為推動氮化鎵技術的普及和落地,充電頭網也陸續為大家分享了多款氮化鎵充電器的拆解報告,相信大家看完這些成功的應用案例之后,會對氮化鎵充電器的設計有一個非常深入的了解。

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截止目前,已經累計拆解了5款采用氮化鎵功率器件的USB PD充電器,它們分別是ANKER PowerPort   Atom PD 1、ANKER PowerPort Atom PD 2、Anker PowerCore Fusion PD、AUKEY 27W USB PD Wall Charger以及RAVPower 45W Ultrathin PD Charger。上面這張表格統計了這些氮化鎵充電器用到的主要元器件,關于產品的詳細拆解報告,可以點擊下面文章中的小標題了解。

1、ANKER 30W GaN氮化鎵充電器A2017拆解

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功率器件:PI SC1933C內置GaN功率器件
主控芯片:PI SC1933C
協議芯片:Weltred偉詮WT6615F
編輯點評:ANKER PowerPort Atom PD 1充電器給小編的感覺就是小而且輕巧,與蘋果30W PD充電器對比直接小一圈。性能方面,支持5V/3A、9V/3A、15V/2A、20V/1.四個USB PD輸出檔位,能滿足手機、平板的功率需求,筆記本也能兼顧到。

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通過拆解發現,充電器內部元器件穿插布置,采用兩塊平行電路板之間加一塊小板的結構,使得空間利用率極高,并且巧妙的設計了塑料絕緣支架,為充電器提供絕緣和支撐,使充電器更加穩固。采用PI InnoGaN一體化芯片SC1933C,大大簡化充電器設計,同時得益于其高頻高效的特性,所以30W的輸出功率也無需輔助散熱,進一步節約了空間。輸出采用同步整流,減低溫度提高效率,電路板內層大面積敷銅,幫助導熱和散熱。產品的用料講究、設計巧妙、做工精細,滿滿黑科技。

2、拆解報告:ANKER 60W氮化鎵雙USB-C口充電器(A2029)

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功率器件:PI SC1933C內置GaN功率器件
主控芯片:PI SC1933C
協議芯片:賽普拉斯CYPD4225
編輯點評:ANKER PowerPort Atom PD 2 GaN充電器的設計很“ANKER”,無論是產品外包裝上還是產品本身外觀,都擁有濃濃的“ANKER”風格。鋼琴烤漆的外殼,觸感溫潤,純白機身、銀灰文字、藍色接口的搭配,很有辨識度。

接口方面,ANKER PowerPort Atom PD 2 GaN充電器與市面上其他60W PD充電器大不同的是配置了2個USB-C輸出接口,并且均支持PD快充協議。單口輸出情況下支持5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V/3A PD四個檔位,雙口同時輸出情況下,接口均支持5V/3A、9V/3A、15V/2A、20V/1.四個檔位,可以滿足大部分設備的充電需求。

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經過拆解發現,ANKER PowerPort Atom PD 2這款充電器內部采用了PI InnoGaN 系列產品SC1933C,內置控制器以及GaN功率器件等,不僅集成度高,而且效率也高,發熱少。次級側雙口輸出采用二次降壓方案, 兩個USB-C接口均采用南芯的SC8001同步降壓控制器;雙口獨立設計,由同一顆協議芯片賽普拉斯CYPD4225控制,支持輸出功率智能切換。

此外,充電器的內部還采用了大量了輔助散熱措施,正面為金屬散熱片,背面為導熱貼,USB-C小板上也分別使用了導熱貼設計。初級和次級之間預留足夠的安全距離,變壓器附近采用鏤空設計,增加絕緣檔板;在體積較大的插件元器件之間均使用注膠的方式增加機械強度,確保整機的性能和可靠性。

3、內置氮化鎵:Anker PowerCore Fusion PD充拆解

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功率器件:Navitas納微的NV6115+Navitas納微NV6117 GaNFast功率芯片
主控芯片:TI德州儀器UCC28780(初級)、南芯SC8903+南芯SC8913(次級)
協議芯片:Cypress賽普拉斯 CYPD3175
編輯點評:Anker PowerCore Fusion PD充采用目前行業應用廣泛的1A1C接口配置,既兼顧了老款機型的需求,又解決USB PD快充設備的充電。在充電器模式下,USB-C口30W的輸出功率以及20V的電壓輸出,可滿足iPad Pro、New MacBook等小功率PD設備的用電。USB-A口融入ANKER自家的POWER IQ充電技術,對非PD快充的iPhone、iPad等設備也能以較快速度充電。在移動電源模式下,5000mAh的容量也可為大部分手機續命一次。就實用性而言,這款產品做得很不錯。

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用料方面,多功能電源插座拆解發現,產品內部采用了行業前沿的GaN氮化鎵技術,內置Navitas納微半導體的NV6115和NV6117氮化鎵芯片,高度集成的驅動電路和單晶片的設計使得氮化鎵芯片的開關頻率大幅度提高,終實現產品的小型化和高效率。

為了達到雙輸出的目的,充電器內置了兩顆南芯內置MOS的升降壓芯片,組成兩路同步升降壓電路,這也進一步減小了電路板占板面積。此外,Anker PowerCore Fusion PD充采用了LG 21700電芯,單顆容量就能達到5000mAh,優化體積的同時,保證足夠的續航時間。

4、內置GaNFast:AUKEY 27W USB PD充電器PA-Y19深度拆解

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功率器件:Navitas納微NV6252 GaNFast功率芯片
主控芯片:TI德州儀器UCC28780
協議芯片:Weltred偉詮WT6615F
編輯點評:通過對比AUKEY 27W USB PD GaNFast充電器與常規USB PD充電器的體積,我們能夠很明顯的感受到前者在體積方面的優勢,其功率密度相當于常規充電器的2倍。AUKEY 27W USB PD GaNFast充電器不僅體積小巧,而且還采用了可折疊的插腳設計,便于攜帶;并擁有完整的USB PD輸出電壓,無論是充手機還是充筆記本電腦,均可兼容。

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拆解發現,這款充電器導入了采用了納微半導體的GaNFast技術,并內置全球集成驅動的半橋氮化鎵功率芯片NV6252。芯片的高集成省略了外圍的驅動電路,高效率則免去了散熱片,這也是充電器能夠做的如此小巧的主要原因。此外,這款充電器內部采用多塊PCB板,設計巧妙,元器件布局緊湊,大限度的利用了充電器內部的空間,進一步優化了充電器的體積。

5、RAVPower 45W GaN PD充電器RP-PC104拆解

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功率器件:Navitas納微NV6115 GaNFast功率芯片
主控芯片:TI德州儀器UCC28780
協議芯片:Weltred偉詮WT6615F
編輯點評:RAVPower這款充電器體積小巧,輕薄便攜,支持大45W的輸出功率,并且具有5V、9V、12V、15V、20V五檔USB PD輸出,可支持手機、平板、筆電等數碼設備快充,性能很不錯。

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通過拆解,我們發現這款充電器里面的用料也是滿滿的黑科技,初級側采用了兩顆納微半導體的NV6115 GaN功率器件、TI德州儀器的UCC28780初級高頻控制器,并且還用到了平板變壓器,使得充電器擁有非常小的體積。次級側采用MPS同步整流控制器和英飛凌的同步整流管,并采用了USB PD和QC4+雙認證的協議芯片偉詮WT6615F。散熱方面,內部PCBA模塊的正反兩面均分別采用了銅片散熱和鋁板散熱,并使用導熱貼輔助,保證均勻散熱。  

多功能電源插座小編總結

不得不說,氮化鎵功率器件在充電器上的應用極大的優化了充電器的體積,比如Anker PowerCore Fusion PD,即使內置5000mAh電芯,支持30W USB PD快充,但其仍能做到便攜。

從拆解來看,目前市面上這幾款氮化鎵充電器主要以采用PI和納微的方案為主,其中PI的方案將氮化鎵功率器件、驅動、PWM控制器都集成在一顆芯片內,集成度非常高,這也是PI歷來的風格,所以PCB板的設計要相對簡潔很多。

納微的氮化鎵功率器件則是獨立的,采用高度集成的驅動電路和單晶片的設計,使得氮化鎵芯片的開關頻率大幅度提高,終實現產品的小型化和高效率。

好了,今天百捷多功能電源插座小編的分享就到這里啦,如果需要咨詢插座相關問題的小伙伴,歡迎來電咨詢小編哦! 
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