面向消費(fèi)電子應(yīng)用的GaN解決方案

作為半導(dǎo)體材料，人們關(guān)注GaN（氮化鎵）是從上世紀(jì)90年代的LED燈應(yīng)用開始的。然而，但我們看到GaN充電器在更小的體積中實(shí)現(xiàn)更高的效率，以及更好的散熱性能之后，GaN在消費(fèi)電子領(lǐng)域的爆發(fā)便勢(shì)不可擋。

在第十一屆亞洲電源技術(shù)發(fā)展論壇暨21DIANYUAN深圳高性能電源技術(shù)分享與實(shí)戰(zhàn)技術(shù)研討會(huì)（以下簡(jiǎn)稱：研討會(huì)）上，PI中國(guó)區(qū)應(yīng)用總監(jiān)郭勇輝和大家分享了來自PI的《面向消費(fèi)電子應(yīng)用的GaN解決方案》。

歷經(jīng) 10 年錘煉，21Dianyuan 鍛造出業(yè)內(nèi)口碑極佳的深圳千人“高性能電源技術(shù)分享與實(shí)戰(zhàn)技術(shù)研討會(huì)”。在2020 年，21Dianyuan聯(lián)合國(guó)內(nèi)外資深專家和國(guó)際名企原廠，打造了“亞洲電源技術(shù)發(fā)展論壇”，為國(guó)內(nèi)電源工程師提供集技術(shù)提升、人脈拓展、業(yè)務(wù)洽談和產(chǎn)業(yè)賦能為一體的優(yōu)質(zhì)高效平臺(tái)。 郭勇輝表示，GaN正在推動(dòng)全球電源革命，在快速充電器、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能建筑(HBA)、家電和工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力。PI的PowiGaN能夠讓功率轉(zhuǎn)換變得更小，可以幫助實(shí)現(xiàn)：

反激式變換器的效率高達(dá)95%；

更小、更輕的電源；

輕松耐受全球范圍內(nèi)的輸入浪涌和電壓驟升的GaN開關(guān)。

集成是GaN商業(yè)化的關(guān)鍵

隨著技術(shù)的廣泛普及，采用GaN技術(shù)的產(chǎn)品在體積上都會(huì)顯著減小，同時(shí)效率更高，這便是GaN的魅力所在。郭勇輝認(rèn)為，集成是實(shí)現(xiàn)這一些，讓GaN商業(yè)化的關(guān)鍵所在。研討會(huì)上，他以InnoSwitch3-Pro為例對(duì)此進(jìn)行了說明。 InnoSwitch3-Pro開關(guān)電源IC將 PowiGaN 與集成的數(shù)字控制功率變換相匹配，在所有負(fù)載下均提供一致的高效率，效率最高可達(dá)94%。

【InnoSwitch3-Pro開關(guān)電源IC】 InnoSwitch3-Pro開關(guān)電源IC集成了專為特定PowiGaN器件定制的驅(qū)動(dòng)器，可優(yōu)化開關(guān)速度，從而降低EMI、提高效率并消除振蕩。此外，InnoSwitch3-Pro開關(guān)電源IC采用初級(jí)和次級(jí)控制器+通過FluxLink技術(shù)確保安全隔離的I2C接口。 InnoSwitch3-Pro開關(guān)電源IC上的I2C接口具有可設(shè)定性，能夠調(diào)節(jié)輸出電壓和電流，CV、CC、CP特性，以及故障觸發(fā)點(diǎn)和響應(yīng)。因此，InnoSwitch3-Pro開關(guān)電源IC上的I2C接口可以調(diào)整輸出以滿足負(fù)載要求，通過USB線與負(fù)載設(shè)備進(jìn)行通信。 郭勇輝強(qiáng)調(diào)，InnoSwitch3-Pro開關(guān)電源IC可以實(shí)現(xiàn)Si和PowiGaN開關(guān)的無縫擴(kuò)展。

GaN讓性能超越功率開關(guān)

對(duì)于充電器和適配器應(yīng)用而言，開關(guān)頻率決定了變壓器的體積，輸入電壓決定了大容量電容的體積。 在減小器件體積的過程中，高壓大容量電解電容器成為令人頭疼的問題。為了支持高輸入電壓，電容制造商必須大幅增加大容量電容的尺寸！

通過采用PI的PowiGaN技術(shù)，MinE-CAP開關(guān)可節(jié)省空間，同時(shí)不會(huì)影響輸出紋波、工作效率，或者無需重新設(shè)計(jì)變壓器。它可以大幅減少高壓儲(chǔ)能元件的數(shù)量，并使低電壓電容免受電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)的影響，因此還能為輸入電壓范圍寬廣的地區(qū)提供增強(qiáng)的耐用性。 MinE-CAP開關(guān)低輸入電壓時(shí)添加低壓電容，輸入電壓提高時(shí)移除低壓電容，讓220VAC輸入時(shí)采用一顆400V39μF，110VAC輸入時(shí)自動(dòng)并聯(lián)一顆160V100μF電容滿足輸出需求成為了可能。

【MinE-CAP開關(guān)】

【尺寸為：13 x 25mm，約為400V 體積的1/3】

理想搭檔：InnoSwitch3/Pro和MinE-CAP

研討會(huì)上，郭勇輝通過USB PD 3.0適配器參考設(shè)計(jì)DER626向大家展示了InnoSwitch3/Pro和MinE-CAP是一對(duì)理想的搭檔。他將其定義為使用可達(dá)到的技術(shù)，做極致的產(chǎn)品。 得益于InnoSwitch3-Pro和MinE-CAP的高性能和高集成度，DER626在85 x 54 x 15mm的尺寸下，可以實(shí)現(xiàn)寬范圍輸入和65W輸出。

【DER626】 總結(jié) PI的PowiGaN能夠提供更高的效率，幫助完成體積小/重量輕的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，已批量應(yīng)用于眾多領(lǐng)域的產(chǎn)品，包括工業(yè)、消費(fèi)、照明和商用等。通過InnoSwitch3-Pro和MinE-CAP等IC產(chǎn)品，PI的PowiGaN將重塑離線式功率變換。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：PowiGaN讓消費(fèi)電子小而強(qiáng)悍

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