GaN技術的集成將允許您擁有下一個更小的具有更大功率的充電器。Gano Navitas宣布全面采用Gano半導體公司?功率集成電路使生產(chǎn)超薄50W快速電池充電器成為可能。

新的充電器尺寸為82 x 39 x 10.5毫米，重量僅為60克。迷你充電器通過OPPO首創(chuàng)的SuperVOOC快速充電協(xié)議或USB-C可編程電源（PPS）規(guī)格提供50W。它是一款靈活的設備，能夠為智能手機、平板電腦和小型筆記本電腦充電。

OPPO首席充電技術科學家張嘉良（Jeff）ZHANG說：“使用氮化鎵設備管理超高頻電源解決方案是多年來每個人的夢想，這項技術將引發(fā)電源領域的一場革命?！?/p>

“我們今年將引進新一代的氮化鎵技術，繼續(xù)整合更多功能。它不僅僅是一個功率晶體管，我們將模擬、邏輯和功率集成在一個芯片上，隨著集成度的提高，這實際上使我們能夠更快地切換并獲得更好的成本，當然，簡化和縮小了設計的規(guī)模。真正改變了與我們的高度集成移動充電器行業(yè)。我們已經(jīng)發(fā)布了超過40種不同的產(chǎn)品。 Navitas半導體首席執(zhí)行官吉恩·謝里丹（Gene Sheridan）說：“OPPO發(fā)布了一項最驚人的公告，這款充電器體積僅為36立方厘米，比上一代產(chǎn)品縮小了約70%至80%——這是一項非凡的技術成就?！?。

GaN與Si

硅的使用頻率被限制在100千赫左右，再往上熱量就會隨之增大，復雜性和難以控制的成本。還有低頻磁場的問題，它不夠快，當你試圖以這個速度駕駛時，它們會變得太慢。

許多人使用“硬開關”拓撲，這種拓撲會引入大量的開關損耗，當你增加頻率時，由于寄生電感的增加，效率會下降。此外，舊的拓撲結構和傳統(tǒng)的控制IC運行速度不夠快。因此，第一步是通過GaN技術解決開關問題。

歷史上，實現(xiàn)的第一個GaN器件是“耗盡模式”（dMode），一個常開的器件，但這意味著需要一個額外的Si開關與GaN開關串聯(lián)。

早期的“增強模式”（eMode）通常關閉的設備有一個暴露的和脆弱的柵極，所以電壓控制意味著復雜和昂貴的驅動電路，以避免不穩(wěn)定的行為。

Navitas的GaNFast解決方案包括一個GaN開關——場效應晶體管（FET）——與GaN功率器件集成在同一芯片上的整體集成模擬驅動電路和數(shù)字邏輯電路。

Navitas的GaN器件可以工作在40兆赫，用于學術研究。對于商業(yè)平臺，完全集成的GaN Fast功率IC的額定頻率為2 MHz，是現(xiàn)有控制器速度的兩倍。高速運行可顯著降低快速充電系統(tǒng)的功率轉換規(guī)模和成本。

GaN和集成控制解決方案的使用導致極低的傳播延遲?！耙驗槲覀冊谛酒霞闪?a target="_blank">驅動器，所以柵源關閉回路中的電感為零?！拔覀兛梢院芎玫乜刂七@個裝置，并在最高電壓‘轉換速率’速度（dV/dt）高達每納秒200伏的條件下保持關閉，”吉恩說。

當設計師試圖縮小充電器的尺寸時，熱密度（或簡單的“熱”）可能是個問題?！靶碌腘V612x系列提供了10-15°C的溫度降低和先進的冷卻墊，以改善熱接口的印刷電路板，并提供一個直接的電氣連接系統(tǒng)接地，”吉恩說。

這個解決方案幫助設計師超越所有的熱規(guī)范和機構標準。它不僅用于智能手機的電源解決方案，還用于筆記本電腦、電視等。

幾周前，聯(lián)想（Lenovo）和 Navitas半導體（Navitas）宣布推出迄今為止為Legion e-sports設計的最快、最強大的充電器。使用GaNFast電源的快速充電器已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，并且每一部Legion手機都在“盒裝”中提供。

“下一代氮化鎵（GaN）技術使90W雙USB-C輸出充電器的功率增加40%，充電速度比以前同類最佳硬件快25%。“充電器的速度相當于電子競技手機的處理能力，”吉恩說。

用于新電源的GaN

氮化鎵的工作速度比老式的慢硅快20倍，功率是原來的三倍，因此產(chǎn)品的充電速度高達3倍，但體積和重量只有原來的一半。 Navitas的GaN Fast功率集成電路在晶圓級的同一芯片上集成了GaN電源、模擬和邏輯電路，并利用這種集成實現(xiàn)了高速操作。

傳統(tǒng)上，對于大多數(shù)GaN晶體管來說，如何驅動和保護它們?nèi)匀皇莻€問題。它們是驚人的快速和高效的晶體管，但如果因為驅動和保護敏感柵極的需要而降低速度或增加成本和復雜性，這就真的扼殺了價值主張。GaN的可靠性已經(jīng)得到證明，我認為EPC、Transphorm和 Navitas在這方面做得很好。這些公司正在向全世界展示這些事情已經(jīng)解決了。吉恩說：“特別是在氮化鎵功率方面，我看到集成的驅動和保護功能正在驅動性能、更高頻率、更高效率和更低的成本?！?/p>

當今電子產(chǎn)品的低開關頻率意味著體積大、重量重、價格昂貴的磁性元件、電容器和儲能元件。如果這些頻率可以增加，設備可以變得更小、更輕、成本更低。然而，今天的硅基電子器件不允許這樣做，并且被限制在幾十千赫茲（kHz）的范圍內(nèi)。

對于50W的Mini SuperVOOC，GaNFast solutions將電源拓撲指向“脈沖式”有源箝位反激（ACF），它可以承受較寬的輸入電壓范圍，同時保持恒定的輸出為手機電池充電。這使得設計者可以從系統(tǒng)中移除電解“大容量電容器”，它可以占到總容量的40%。

此外，高度超過20mm的傳統(tǒng)50kHz“繞線式”變壓器可替換為新型800kHz高速、輕型、平面變壓器，外形尺寸為8mm。

下一個需要關注的市場是無線充電和數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心繼續(xù)充斥著大量的數(shù)據(jù)，而電力消耗與之成正比。因此，正確的電源管理是至關重要的。

“舊的硅芯片在數(shù)據(jù)中心，造成了熱耗和功耗問題。因此，我們認為數(shù)據(jù)中心是GaN的下一個大市場，同樣在電力需求也很高的電動汽車領域。我們對這些機會感到非常興奮。我們在易操作性和數(shù)據(jù)中心方面正在進行合作，以提高30%的能源效率，這意味著將有30%的能量供應給處理器或電池，而不是以熱量的形式浪費掉。
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