氮化镓充电器如何设计?多功能电源插座厂家分享这5款拆解案例,秒懂

添加时间:2021-09-11 10:13:16点击率:

“GaN”中文名“氮化镓”,是一种新型半导体材料,它具有禁带宽度大、热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,在早期广泛运用于新能源汽车、轨道交通、智能电网、半导体照明、新一代移动通信,被誉为第三代半导体材料。随着技术突破成本得到控制,目前氮化镓还被广泛运用到消费类电子等领域,充电器便是其中一项。下面和百捷多功能电源插座小编一起来看看吧!

采用了GaN氮化镓元件的充电器直观的感受就是体积小、重量轻,在发热量、效率转换上相比普通充电器也有更大的优势,大大的提升了我们的使用体验。

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目前市面上已经出现了多家拥有氮化镓技术的厂商,充电头网早在今年4月份的香港环球资源移动电子展上,就为大家报道了8款氮化镓USB PD充电器。不过相对硅功率器件而言,氮化镓功率器件的应用技术门槛相对较高,业界大部分充电器厂商都还处于刚起步的阶段。

氮化镓充电器究竟应该如何设计?走在技术前沿的厂商已经给出了自己的答案。为推动氮化镓技术的普及和落地,充电头网也陆续为大家分享了多款氮化镓充电器的拆解报告,相信大家看完这些成功的应用案例之后,会对氮化镓充电器的设计有一个非常深入的了解。

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截止目前,已经累计拆解了5款采用氮化镓功率器件的USB PD充电器,它们分别是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。上面这张表格统计了这些氮化镓充电器用到的主要元器件,关于产品的详细拆解报告,可以点击下面文章中的小标题了解。

1、ANKER 30W GaN氮化镓充电器A2017拆解

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功率器件:PI SC1933C内置GaN功率器件
主控芯片:PI SC1933C
协议芯片:Weltred伟诠WT6615F
编辑点评:ANKER PowerPort Atom PD 1充电器给小编的感觉就是小而且轻巧,与苹果30W PD充电器对比直接小一圈。性能方面,支持5V/3A、9V/3A、15V/2A、20V/1.四个USB PD输出档位,能满足手机、平板的功率需求,笔记本也能兼顾到。

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通过拆解发现,充电器内部元器件穿插布置,采用两块平行电路板之间加一块小板的结构,使得空间利用率极高,并且巧妙的设计了塑料绝缘支架,为充电器提供绝缘和支撑,使充电器更加稳固。采用PI InnoGaN一体化芯片SC1933C,大大简化充电器设计,同时得益于其高频高效的特性,所以30W的输出功率也无需辅助散热,进一步节约了空间。输出采用同步整流,减低温度提高效率,电路板内层大面积敷铜,帮助导热和散热。产品的用料讲究、设计巧妙、做工精细,满满黑科技。

2、拆解报告:ANKER 60W氮化镓双USB-C口充电器(A2029)

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功率器件:PI SC1933C内置GaN功率器件
主控芯片:PI SC1933C
协议芯片:赛普拉斯CYPD4225
编辑点评:ANKER PowerPort Atom PD 2 GaN充电器的设计很“ANKER”,无论是产品外包装上还是产品本身外观,都拥有浓浓的“ANKER”风格。钢琴烤漆的外壳,触感温润,纯白机身、银灰文字、蓝色接口的搭配,很有辨识度。

接口方面,ANKER PowerPort Atom PD 2 GaN充电器与市面上其他60W PD充电器大不同的是配置了2个USB-C输出接口,并且均支持PD快充协议。单口输出情况下支持5V/3A、9V/3A、15V/3A、20V/3A PD四个档位,双口同时输出情况下,接口均支持5V/3A、9V/3A、15V/2A、20V/1.四个档位,可以满足大部分设备的充电需求。

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经过拆解发现,ANKER PowerPort Atom PD 2这款充电器内部采用了PI InnoGaN 系列产品SC1933C,内置控制器以及GaN功率器件等,不仅集成度高,而且效率也高,发热少。次级侧双口输出采用二次降压方案, 两个USB-C接口均采用南芯的SC8001同步降压控制器;双口独立设计,由同一颗协议芯片赛普拉斯CYPD4225控制,支持输出功率智能切换。

此外,充电器的内部还采用了大量了辅助散热措施,正面为金属散热片,背面为导热贴,USB-C小板上也分别使用了导热贴设计。初级和次级之间预留足够的安全距离,变压器附近采用镂空设计,增加绝缘档板;在体积较大的插件元器件之间均使用注胶的方式增加机械强度,确保整机的性能和可靠性。

3、内置氮化镓:Anker PowerCore Fusion PD充拆解

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功率器件:Navitas纳微的NV6115+Navitas纳微NV6117 GaNFast功率芯片
主控芯片:TI德州仪器UCC28780(初级)、南芯SC8903+南芯SC8913(次级)
协议芯片:Cypress赛普拉斯 CYPD3175
编辑点评:Anker PowerCore Fusion PD充采用目前行业应用广泛的1A1C接口配置,既兼顾了老款机型的需求,又解决USB PD快充设备的充电。在充电器模式下,USB-C口30W的输出功率以及20V的电压输出,可满足iPad Pro、New MacBook等小功率PD设备的用电。USB-A口融入ANKER自家的POWER IQ充电技术,对非PD快充的iPhone、iPad等设备也能以较快速度充电。在移动电源模式下,5000mAh的容量也可为大部分手机续命一次。就实用性而言,这款产品做得很不错。

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用料方面,多功能电源插座拆解发现,产品内部采用了行业前沿的GaN氮化镓技术,内置Navitas纳微半导体的NV6115和NV6117氮化镓芯片,高度集成的驱动电路和单晶片的设计使得氮化镓芯片的开关频率大幅度提高,终实现产品的小型化和高效率。

为了达到双输出的目的,充电器内置了两颗南芯内置MOS的升降压芯片,组成两路同步升降压电路,这也进一步减小了电路板占板面积。此外,Anker PowerCore Fusion PD充采用了LG 21700电芯,单颗容量就能达到5000mAh,优化体积的同时,保证足够的续航时间。

4、内置GaNFast:AUKEY 27W USB PD充电器PA-Y19深度拆解

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功率器件:Navitas纳微NV6252 GaNFast功率芯片
主控芯片:TI德州仪器UCC28780
协议芯片:Weltred伟诠WT6615F
编辑点评:通过对比AUKEY 27W USB PD GaNFast充电器与常规USB PD充电器的体积,我们能够很明显的感受到前者在体积方面的优势,其功率密度相当于常规充电器的2倍。AUKEY 27W USB PD GaNFast充电器不仅体积小巧,而且还采用了可折叠的插脚设计,便于携带;并拥有完整的USB PD输出电压,无论是充手机还是充笔记本电脑,均可兼容。

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拆解发现,这款充电器导入了采用了纳微半导体的GaNFast技术,并内置全球集成驱动的半桥氮化镓功率芯片NV6252。芯片的高集成省略了外围的驱动电路,高效率则免去了散热片,这也是充电器能够做的如此小巧的主要原因。此外,这款充电器内部采用多块PCB板,设计巧妙,元器件布局紧凑,大限度的利用了充电器内部的空间,进一步优化了充电器的体积。

5、RAVPower 45W GaN PD充电器RP-PC104拆解

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功率器件:Navitas纳微NV6115 GaNFast功率芯片
主控芯片:TI德州仪器UCC28780
协议芯片:Weltred伟诠WT6615F
编辑点评:RAVPower这款充电器体积小巧,轻薄便携,支持大45W的输出功率,并且具有5V、9V、12V、15V、20V五档USB PD输出,可支持手机、平板、笔电等数码设备快充,性能很不错。

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通过拆解,我们发现这款充电器里面的用料也是满满的黑科技,初级侧采用了两颗纳微半导体的NV6115 GaN功率器件、TI德州仪器的UCC28780初级高频控制器,并且还用到了平板变压器,使得充电器拥有非常小的体积。次级侧采用MPS同步整流控制器和英飞凌的同步整流管,并采用了USB PD和QC4+双认证的协议芯片伟诠WT6615F。散热方面,内部PCBA模块的正反两面均分别采用了铜片散热和铝板散热,并使用导热贴辅助,保证均匀散热。  

多功能电源插座小编总结

不得不说,氮化镓功率器件在充电器上的应用极大的优化了充电器的体积,比如Anker PowerCore Fusion PD,即使内置5000mAh电芯,支持30W USB PD快充,但其仍能做到便携。

从拆解来看,目前市面上这几款氮化镓充电器主要以采用PI和纳微的方案为主,其中PI的方案将氮化镓功率器件、驱动、PWM控制器都集成在一颗芯片内,集成度非常高,这也是PI历来的风格,所以PCB板的设计要相对简洁很多。

纳微的氮化镓功率器件则是独立的,采用高度集成的驱动电路和单晶片的设计,使得氮化镓芯片的开关频率大幅度提高,终实现产品的小型化和高效率。

好了,今天百捷多功能电源插座小编的分享就到这里啦,如果需要咨询插座相关问题的小伙伴,欢迎来电咨询小编哦! 
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