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在全球追求產(chǎn)品效能的大背景下,在電源領(lǐng)域傳統(tǒng)硅功率半導(dǎo)體正逐漸面臨發(fā)展瓶頸,而具有比硅更低導(dǎo)通電阻及更高切換速度的氮化鎵,近幾年成為眾所矚目的焦點。電源領(lǐng)域是目前氮化鎵功率器件最大的應(yīng)用市場,電源管理市場將迎來大變革時代。
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伴隨著無線充電技術(shù)這個新增長點,無線充電解決方案基本上都是感應(yīng)式或基于諧振線圈的無線連接,是零距離接觸而且要求被充設(shè)備必須落在諧振線圈有效感應(yīng)范圍之內(nèi),由于感應(yīng)線圈的成本很貴,目前無線充電解決方案成本還很難做下來。
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而大部分是通過適配器從墻壁插座進(jìn)行供電。通過去除所有接口,設(shè)備可更容易實現(xiàn)密封,這有助于設(shè)備的堅固耐用,同時可使消費者受益,這是因為五分之一的智能手機(jī)曾意外掉落在液體中。無線充電的最大優(yōu)點是擺脫了體積龐大的充電適配器。
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總體來說,無線充電解決方案通常有三個關(guān)鍵元件: 適配器/充電器、發(fā)射器和接收器,如下所示。
適配器對市電進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并將5 - 20 VDC穩(wěn)壓電源傳輸給原邊/發(fā)射器。適配器通常是與發(fā)射器通過電線連接的獨立設(shè)備,它們也可以整合在一個單元里。
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市場
磁共振技術(shù),無線充電應(yīng)用普及關(guān)鍵
射器包含一個基于MOSFET的半橋或全橋逆變器,將直流電轉(zhuǎn)換成交流電并產(chǎn)生交變磁場。逆變器由微控制器和相關(guān)MOSFET驅(qū)動器控制,以提供無線感應(yīng)充電所需的靈活性和功能。
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D類和E類是諧振應(yīng)用的兩種流行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。雖然在許多方面非常相似,但兩種方法的優(yōu)點略有不同,使得這兩種方法適用于不同的應(yīng)用。
諧振應(yīng)用的D類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
D類無線充電通過全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)。也可以使用半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。D類在寬負(fù)載范圍內(nèi)提供幾近平坦的效率曲線,因此適用于通用無線充電站,例如在各種設(shè)備均可充電的公共場所。這種方法適用于廣泛的功率等級。
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技術(shù)
能量收集技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電的發(fā)展現(xiàn)狀與未來趨勢
從傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料來看,氮化鎵(GaN)作為第三代半導(dǎo)體材料,具有寬帶隙、直接帶隙、高電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、耐高電壓、耐高溫、抗腐蝕、抗輻射等突出優(yōu)點,在制作高溫、大功率、高頻和抗輻照電子器件方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。
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氮化鎵功率器件在性能、效率、能耗、尺寸等多方面比市場主流的硅功率器件均有顯著數(shù)量級的提升。例如,相比主流的硅基MOSFET、IGBT,氮化鎵功率器件的開關(guān)頻率可以高出1000倍;能量損耗可以降低50%-90%;每瓦尺寸和重量降至原先的1/4,系統(tǒng)成本可以大幅降低。
氮化鎵功率器件的應(yīng)用分為兩大塊,一是通訊微波的功率放大,二是電源管理,而且電源管理市場相當(dāng)龐大,小從LED燈泡內(nèi)的電源模塊,大到手機(jī)、筆記本電腦、家電甚至電動車的電源。
方案
LED調(diào)光引擎:基于8位MCU的開關(guān)模式可調(diào)光LED驅(qū)動器解決方案
從另一個方面,快充技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的如火如荼,然而企業(yè)各自為營的背后,快充發(fā)展面臨著握手協(xié)議不一、產(chǎn)品互不兼容的難題,USB PD3.0協(xié)議更新給快充標(biāo)準(zhǔn)一統(tǒng)帶來了極大利好。
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為了規(guī)范快充標(biāo)準(zhǔn),加速快充技術(shù)的商用與發(fā)展,今年年初,USB-IF(USB標(biāo)準(zhǔn)化組織)在原有USB PD2.0/3.0的基礎(chǔ)上,通過與高通、泰爾實驗室及國內(nèi)主流手機(jī)廠商多方溝通,正式發(fā)布了USB PD3.0協(xié)議V1.1重要更新,旨在一統(tǒng)快速充電技術(shù)規(guī)范的PPS(Programmable Power Supply)由此問世,以實現(xiàn)對高通QC4.0/3.0、聯(lián)發(fā)科PE3.0/2.0、華為FCP/SCP及OPPO VOOC等快充方案的收編;同時規(guī)范了新版本的USB接口將不允許通過非USB-PD協(xié)議來進(jìn)行電壓調(diào)整。
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此外,谷歌亦在Android7.0 OEM規(guī)范中強(qiáng)調(diào),快充技術(shù)必須支持USB-PD協(xié)議。這兩個新規(guī)范的出現(xiàn),為快充技術(shù)的正向發(fā)展從硬件和軟件層面上了道“雙保險”。
高端訪談
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從射頻/微波到光通訊,這家公司要為5G時代獻(xiàn)大禮
Keysight全球首發(fā)毫米波、5G和模塊化突破性解決方案
顛覆性RF遠(yuǎn)距離無線充電方案已通過FCC認(rèn)證
全球首款10A、98%效率的無電感電源轉(zhuǎn)換器問世
在電源芯片上,Dialog的自適應(yīng)直充解決方案DA9318也應(yīng)運(yùn)而生,它可以提供98%的轉(zhuǎn)換效率,與適配器端的iW1781、iW676和最新iW656相配合,Dialog可以為智能手機(jī)制造商提供效率最高、發(fā)熱最小和安全性能最佳的端到端快充解決方自案。
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Dialog半導(dǎo)體公司高級副總裁兼移動系統(tǒng)業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Udo Kratz說:“Dialog在快速充電領(lǐng)域的領(lǐng)先技術(shù)使我們能夠推出業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的DA9318充電電源轉(zhuǎn)換器系列。該器件與我們的iW656 USB-PD電源適配器接口IC相結(jié)合,Dialog現(xiàn)已提供具有突破性效率和顯著節(jié)省成本的完整墻到電池快速充電解決方案。另外,我們的效率提升和超過18種集成的安全特性也使發(fā)熱量下降,實現(xiàn)更安全的消費類應(yīng)用?!?/p>
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開關(guān)電源功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波限制方法
隨著數(shù)字電源管理不斷進(jìn)步,分體式電源結(jié)構(gòu)的日益增加,式裝置的小型化、多功能的發(fā)展趨勢是電源管理技術(shù)發(fā)展的原動力,從簡單的電源管理安全,到快速充電及火爆的無線充電,都是未來的大趨勢。
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