快充技术的背后GaN技术详解

2019年10月25日 作者:asdwwa46504

九月、十月的中国手机市场各大厂商杀的一片血海,纷纷发布自家新机,各家卖点不一,消费者也有了更多选择。现如今,快充已经成为各大旗舰手机的标配,直接影响终端用户的体验。所以,今天我们就来聊聊快速发展的快充技术。

截至目前,华为、OPPO、vivo、小米等都在积极布局智能手机快充技术,行业已经宣布100W快充将会量产。事实上,截至目前,虽然100W快充还未正式面试,但65W快充已经在OPPO前不久发布的RenoAce正式量产!

而该款目前行业充电速度最快的手机,其只需要半个小时就能够将手机电量充满!在这一技术实现过程中,氮化镓(GaN)技术则是背后的重要功臣!从目前行业来看,今后手机快充技术的提升,可能都将会有GaN技术的身影!

据了解,前不久,PowerIntegrations(PI)就推出了一款新的基于氮化镓(GaN)技术的芯片InnoSwitch3系列。采用了PowiGaN技术的InnoSwitch3恒压/恒流离线式反激式开关电源IC在各种负载条件下均可提供高达95%的高效性能。

资料显示,氮化镓相比传统硅基半导体,有着比硅基半导体出色的击穿能力,更高的电子密度和电子迁移率,还有更高的工作温度。这首先体现了低损耗和高开关频率,低损耗可降低导阻带来的发热,高开关频率可减小变压器和电容的体积,有助于减小充电器的体积和重量。同时GaN具有更小的Qg,可以很容易的提升频率,降低驱动损耗。

据手机报在线得知,PowiGaN初级开关具有极低的开关和导通损耗,并且新器件采用节省空间的InSOP24D表面贴装型封装,在密闭的适配器应用中无需使用散热片即可提供100W的输出功率。

此次PowerIntegrations推出的InnoSwitch3系列芯片总共有三款,根据不同的使用环境分为InnoSwitch3-CP(恒功率)、InnoSwitch3-EP(适合敞开式应用)、InnoSwitch3-Pro(数字控制)。

据介绍,准谐振模式的InnoSwitch3-CP、InnoSwitch3-EP和InnoSwitch3-ProIC在一个表面贴装封装内集成了初级功率开关、初级和次级控制电路以及期间相链接的安全隔离型高速链路(Fluxlink?),同时集成了次级SR驱动器和反馈电路。PowiGaN所具有的卓越开关性能可大幅提高效率,从而实现紧凑的适配器设计。

从应用场景来看,其可用在移动设备、机顶盒、显示器、家电、网络设备和游戏机的USB-PD和大电流充电器/适配器。其中,InnoSwitch3-CP和InnoSwitch3-EP的电源特性可以通过改变硬件参数的方式进行配置,而InnoSwitch-Pro集成先进的数字接口,可通过软件实现对恒压和恒流的设置点、异常处理以及安全模式选项的控制。

简而言之,InnoSwitch3系列的革新设计将输出功率提升到100W以上。其主要原理是应用到GaN开关技术降低导通损耗和开关损耗。导通损耗由导通电阻决定,在电流一定的情况下,当电阻越低时损耗也就越低。而GaN开关技术可以将导通电阻做到更小,从而降低导通损耗。于此同时,利用氮化镓技术的本质特征将开关损耗做到最低。这两方面的共同作用实现了利用PowiGaN开关技术的产品的优质性能。

事实上,基于PowiGaN的InnoSwitchTM3设计不但可实现95%的满载效率,从而再适配器设计中可省去散热片。此外,PowiGaN的高效率还可提高60WUSBPD电源再各种负载下的性能,再115VAC下的平均效率为92.5%,在230VAC下则为93.3%。

据PowerIntegrations总裁兼首席执行官BaluBalakrishnan此前表示:“在实现高效率和小尺寸方面,氮化镓是一项明显优于硅技术的关键技术。我们预计众多电源应用会从硅晶体管快速转换为氮化镓。自从我们在18个月之前推出硅技术新器件以来,InnoSwitch3已成为离线开关电源IC市场当之无愧的技术先行者,随着我们的反激式产品在效率和功率能力的提高,新的氮化镓IC进一步巩固了我们的优势地位。”

尽管该款芯片推出的时间还不久,但是已经开始大批量被行业采用。前不久,PowerIntegrations公司CEOBaluBalakrishnan亲手将第一百万颗氮化镓IC交到了安克CEO阳萌手中。

阳萌也表示:“通过使用基于PowiGaN技术的InnoSwitch3IC,我们能够为市场提供更为紧凑、轻巧的大功率输出USBPD充电器。我们很高兴能利用这一创新的技术,帮助所有用电设备实现更快速充电的目标。我们相信,这一技术优势将会让我们获得积极的市场反馈和良好的客户反响。”

值得一提的是,PowerIntegrations推出的芯片中,并不仅仅是InnoSwitchTM3系列采用了PowiGaN技术,其推出的LYTSwitch-6LED驱动器芯片同样,采用PowiGaN技术,可通过简单灵活的反激拓扑实现高达110W输出功率和94%转换效率的设计。

据悉,新的LYTSwitch-6IC具有极高的效率,无需使用散热片,可大幅减小镇流器的尺寸和重量,并降低对驱动器周边风冷环境的要求。750VPowiGaN初级开关可提供极低的RDS(ON),并降低开关损耗。相较于常规方案,这一改进结合LYTSwitch-6现有的诸多特性,可使功率转换效率提高3%,进而减少三分之一以上的热能浪费。

LYTSwitch-6IC采用PowiGaN技术,可提供无损耗电流检测,有助于提高效率。LYTSwitch-6产品系列的新器件仍保留了快速动态响应等优势,可为并联LED灯串提供优异的交叉调整率,并且无需额外的二次稳压电路,同时还支持无闪烁系统工作。这些优势可以保证更加易于实现使用脉宽调制(PWM)接口的调光应用。

据了解,PowerIntegrations全新的InnoSwitch3IC现已开始供货,基于10,000片的订货量每片单价为4美元。并且PowerIntegrations网站提供了五款新的参考设计,均为输出功率介于60W到100W的USB-PD充电器,此外还提供了自动化设计工具PIExpert?以及其他技术支持文档。而基于GaN的LYTSwitch-6LED驱动器IC现已开始供货,基于10,000片的订货量每片单价为3.14美元。

相关文章

tracer ?? 抢庄牛牛下载