話說在手機(jī)行業(yè)，快充的概念已經(jīng)誕生很久了，各大主流手機(jī)廠商和平臺(tái)廠商都有自己的快充協(xié)議，從高通的QC、MTK的PE、華為的FCP、oppo的VOOC，都是打著快速充電的概念。充電的功率也越來越大，從很久遠(yuǎn)的5V/500mA一直做到如今的100W以上的快速充電。因此用戶也更加關(guān)注快速充電的功率、速度，多久能夠充滿。但是在充電上其實(shí)還面臨的問題就是，隨著充電器的功率做的越來越高，充電器的體積和發(fā)熱量也隨之變大，這一切都是充電器中的開關(guān)管和變壓器所決定的。而GaN改變這一問題。在最近的幾款手機(jī)中，也紛紛將GAN充電器作為一大賣點(diǎn)。
1、什么是氮化鎵充電器
首先我們了解一下什么是氮化鎵，GaN是一種具有半導(dǎo)體特性的化合物，其實(shí)早在1990年就已經(jīng)被應(yīng)用于發(fā)光二極管中，但是由于制作工藝難度較高，所以也就一直沒有發(fā)揚(yáng)光大。而現(xiàn)在之所以氮化鎵的概念重新起來，最主要是因?yàn)樗哂械娜齻€(gè)特性：
1、開關(guān)頻率高;
2、禁帶寬度大;
3、更低的導(dǎo)通電阻;
變壓器是充電器中體積最大的元器件之一，在充電器內(nèi)部占據(jù)了相當(dāng)大的空間，變壓器的體積又取決于開關(guān)管的開關(guān)頻率。傳統(tǒng)的充電器開關(guān)管基本上用硅制成，由于質(zhì)量特性的限制，開關(guān)工作頻率相對(duì)較低，自然需要很大的變壓器。
想縮小充電器，必須縮小變壓器;想讓變壓器體積縮小，就要提高開關(guān)頻率。而MOSFET(金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)這類開關(guān)管的頻率已經(jīng)很高了，提升空間很小，盲目提高頻率反而會(huì)帶來更大的開關(guān)損耗，增加發(fā)熱，因此很難再在硅這類材料上做文章。
而氮化鎵是目前最快的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，通過更快的頻率從而減小了變壓器的體積，也可以在高速開關(guān)的前提下保持高效率，因此氮化鎵充電器必然是未來充電器的發(fā)展方向。
此外，禁帶寬度直接決定電子器件的耐壓和最高工作溫度，禁帶寬度越大，器件能夠承載的電壓和溫度越高，擊穿電壓也會(huì)越高，功率越高。
更低的導(dǎo)通電阻，直接表現(xiàn)為導(dǎo)電時(shí)的發(fā)熱量。導(dǎo)通電阻越低，發(fā)熱量越低。如下圖為典型的手機(jī)充電器反激變換器拓?fù)?，Q1即為開關(guān)管。
二、氮化鎵充電器的優(yōu)勢
隨著人們對(duì)快充需求的日益提升，30W至40W充電已是非常普遍，也有些廠商在推動(dòng)60W甚至100W充電。隨著充電器功率增高，尺寸也逐漸增大，攜帶起來很不方便;并且比低功率充電器功耗更多、發(fā)熱更嚴(yán)重，使用時(shí)存在安全隱患。
而改用GaN可以縮小充電器的尺寸，同時(shí)還可以確保更低溫、安全的充電。這樣的技術(shù)也給整個(gè)行業(yè)帶來了改變，以往我們出門攜帶充電器很不方便的問題迎刃而解，手機(jī)和筆記本電腦共用一個(gè)能裝進(jìn)口袋的氮化鎵充電器即可。
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