氮化镓充电器如何设计?看完这5款拆解秒懂

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我想昨天分享的充电头

“GaN”中文名“氮化镓”是一种新型半导体材料,具有大的禁带宽度,高导热性,耐高温性,耐辐射性,耐酸碱性,高强度和高硬度。广泛应用于新能源汽车,轨道交通,智能电网,半导体照明,下一代移动通信,被称为第三代半导体材料。随着技术突破的成本受到控制,GaN仍广泛应用于消费电子和其他领域,充电器就是其中之一。

使用GaN氮化镓元件的充电器最直观的体验是它体积小,重量轻,并且在发热和效率转换方面比普通充电器具有更大的优势,这极大地增强了我们的经验。

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目前,市场上有许多采用GaN技术的制造商。在今年4月的香港环球资源移动电子展上,充电头网络报道了8个GaN USB PD充电器。然而,与硅功率器件相比,GaN功率器件的应用阈值相对较高,并且业内的大多数充电器制造商仍处于起步阶段。

如何设计GaN充电器?处于技术前沿的供应商已经给出了自己的答案。为了促进GaN技术的普及和着陆,充电头网还分享了各种GaN充电器的拆卸报告。我相信在阅读这些成功的应用案例后,将使用GaN充电器。该设计具有非常深刻的理解。

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到目前为止,充电头网络已经使用GaN功率器件拆卸了5个USB PD充电器。它们是ANKER PowerPort Atom PD 1,ANKER PowerPort Atom PD 2,Anker PowerCore Fusion PD,AUKEY 27W USB PD Wall。充电器和RAVPower 45W超薄PD充电器。上表列出了这些GaN充电器中使用的主要元件。有关详细的产品反汇编报告,您可以单击下面文章中的子标题。

1. ANKER 30W GaN GaN充电器A2017拆卸

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功率器件:PI SC1933C内置GaN功率器件

主芯片:PI SC1933C

协议芯片:Weltred WT6615F

编辑点评:小编的ANKER PowerPort Atom PD 1充电器的第一感觉是小而轻,与Apple的30W PD充电器相比,这是一个小圈子。性能方面,支持5V/3A,9V/3A,15V/2A,20V/1.5A四个USB PD输出齿轮,可以满足手机,平板电脑,笔记本电脑的电量需求也可以兼顾。

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通过拆解,发现充电器的内部元件散布在两个平行电路板之间,并设置一个小板,使空间利用率极高,塑料绝缘支架设计巧妙,为充电器提供绝缘。支持使充电器更稳定。 PI InnoGaN集成芯片SC1933C极大地简化了充电器设计,由于其高频率和高效率特性,30W输出功率不需要辅助散热,从而进一步节省了空间。输出采用同步整流降温,提高效率。电路板的内层涂有铜,以帮助导热和散热。产品所用材料精美,设计巧妙,做工精细,黑色工艺十足。

2,拆解报告:ANKER 60W GaN双USB-C端口充电器(A2029)

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功率器件:PI SC1933C内置GaN功率器件

主芯片:PI SC1933C

协议芯片:赛普拉斯CYPD4225

编辑点评:ANKER PowerPort Atom PD 2 GaN充电器设计非常“ANKER”,无论是在产品包装还是产品本身的外观上,都具有强烈的“ANKER”风格。钢琴烤漆外壳具有温暖的触感,纯白色机身,银灰色文字和蓝色界面的组合非常容易辨认。

接口方面,ANKER PowerPort Atom PD 2 GaN充电器与市场上其他60W PD充电器的最大区别。它配备两个USB-C输出接口,并且都支持PD快速充电协议。在单端口输出中支持5V/3A,9V/3A,15V/3A,20V/3A PD四个位置。当双端口同时输出时,该接口支持5V/3A,9V/3A,15V/2A,20V/1.5A四档,可以满足大多数设备的充电需求。

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充电头网络已被拆除并找到。 ANKER PowerPort Atom PD 2内部由PI InnoGaN系列SC1933C,内置控制器和GaN功率器件供电。它具有高集成度,高效率和低发热量。二次侧双端口输出采用二次降压方式,两个USB-C接口采用Nanken SC8001同步降压控制器;双端口独立设计由同一协议芯片赛普拉斯CYPD4225控制,并支持输出。电源智能切换。

此外,充电器还采用了大量的辅助散热措施,正面是金属散热片,背面是导热膏,而USB-C小板也采用导热膏设计。在初级和次级之间保留足够的安全距离,并且在变压器附近使用空心设计以增加绝缘挡板;在较大的插入式部件之间使用注塑成型,以增加机械强度并确保整个机器的性能。可靠性。

3,内置GaN:Anker PowerCore Fusion PD超级充电和拆卸

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功率器件:Navitas Navi的NV6115 + Navitas Nano-NV6117 GaNFast功率芯片

主控芯片:TI德州仪器UCC28780(主),南核SC8903 +南核SC8913(二级)

协议芯片:赛普拉斯赛普拉斯CYPD3175

编辑点评:Anker PowerCore Fusion PD Super Charge采用业界广泛使用的1A1C接口配置,不仅考虑了旧机型的需求,还解决了USB PD快充设备的充电问题。在充电器模式下,USB-C端口30W输出功率和最大20V电压输出可以满足iPad Pro和New MacBook等小功率PD设备的功耗。 USB-A端口集成在ANKER自己的POWER IQ充电技术中,它可以更快地为非PD快速充电的iPhone,iPad和其他设备充电。在移动电源模式下,5000mAh的容量也可用于大多数手机。在实用性方面,该产品表现非常出色。

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在材料方面,头网拆解发现业界采用业界领先的GaN氮化镓技术,NV6115和NV6117氮化镓芯片与Navitas纳米半导体,高度集成的驱动电路和单芯片设计使氮气开关频率镓片的性能大大提高,最终产品小型化,高效化。

为了达到双输出的目的,该充电器有两个内置的MOS升压器和电压芯片,形成一个双向同步降压 - 升压电路,进一步减少了电路板占板面积。此外,Anker PowerCore Fusion PD超级充电器使用LG 21700电池组在单个容量中实现5000mAh,同时优化尺寸同时确保足够的电池寿命。

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

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功率器件:Navitas nano-NV6252 GaNFast功率芯片

主芯片:TI德州仪器UCC28780

协议芯片:Weltred WT6615F

编辑点评:通过比较AUKEY 27W USB PD GaNFast充电器与传统USB PD充电器的体积,我们可以清楚地感受到前者在体积方面的优势,其功率密度是传统充电器的两倍。 AUKEY 27W USB PD GaNFast充电器不仅结构紧凑,而且还具有可折叠的引脚设计,便于携带。它具有完整的USB PD输出电压,兼容移动和笔记本电脑。

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充电器头网拆解发现,这款充电器采用纳米半导体推出了GaNFast技术,并内置了世界上第一款集成驱动半桥GaN功率芯片NV6252。芯片的高集成度省略了外围驱动电路,高效率消除了散热器,这是充电器如此小的主要原因。此外,这款充电器内部使用多块PCB板,设计巧妙,元件布局紧凑。它最大化了充电器内部的空间,进一步优化了充电器的尺寸。

5,RAVPower 45W GaN PD充电器RP-PC104拆卸

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功率器件:Navitas nano micro NV6115 GaNFast功率芯片

主芯片:TI德州仪器UCC28780

协议芯片:Weltred WT6615F

编辑点评:RAVPower这款小巧的充电器,轻巧便携,支持高达45W的输出功率,并具有5V,9V,12V,15V,20V五速USB PD输出,可支持手机,平板电脑,笔记本电脑等数码设备快速充电,性能非常好。

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通过对充电头网络的拆卸,我们发现该充电器内部的材料也充满了黑色技术,初级侧的两个纳米半导体的NV6115 GaN功率器件,以及TI德克萨斯州的UCC28780主要高频控制器仪器还使用了平板变压器,使充电器的尺寸非常小。二次侧使用MPS同步整流控制器和英飞凌的同步整流器,并使用USB PD和QC4 +双认证协议芯片WT6615F。在散热方面,内部PCBA模块的正面和背面分别由铜和铝冷却,并使用热粘合剂来确保均匀的散热。

充电头网络概述

必须要说的是,充电器上的GaN功率器件的应用大大优化了充电器的尺寸,例如Anker PowerCore Fusion PD,即使内置5000mAh电池,支持30W USB PD快速充电,但它仍然可以做便携式。

从充电头网络的拆卸来看,目前市场上的GaN充电器主要采用PI和纳米微解决方案,其中PI解决方案将是GaN功率器件,驱动器和PWM控制器。集成在芯片中,集成度非常高,这也是PI的风格,因此PCB板的设计相对简单。

Nano的GaN功率器件是独立的。高度集成的驱动电路和单芯片设计使GaN芯片的开关频率得到极大改善,从而实现小型化和高效率。

值得一提的是,Nano,Power Integrations,InnoSecco,AOS等GaN功率芯片制造商将参与2019年(秋季)USB PD& 8月23日的C型亚洲展览会。其中,Nawei的展位位于E03和E04,Power Integrations的展位位于A11,Innosike的展位位于A08,AOS的展位位于D03。对GaN技术感兴趣的访客可以在展位上移动,讨论展会当天的交流。

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