Почему быстрые зарядные устройства теперь утверждают, что это GaN и какую роль это вещество играет в зарядных устройствах?

Мы слишком много слышали о GaN, китайском названии нитрида галлия. Это началось с сумасшедших инноваций в индустрии зарядных устройств за последние два года. Похоже, что с какого-то момента, в одночасье, GaN заполонил индустрию зарядки.

Но что касается GaN, у многих людей просто смутное представление, и им не ясно, в чем принцип реализации «малого объема и высокой мощности» и почему он может изменить многопрофильный ландшафт.

Это также является основной целью этой статьи, давайте возьмем эти вопросы, чтобы узнать сегодня.

Что такое нитрид галлия GaN? —— С точки зрения молекулярной структуры

Научное объяснение:

GaN: соединение галлия (атомный номер 31) и азота (атомный номер 7). Это широкозонный полупроводниковый материал со стабильной гексагональной кристаллической структурой.

Ширина запрещенной зоны:

относится к энергии, необходимой для ухода электронов с орбиты ядра. Ширина запрещенной зоны GaN составляет 3,4 эВ, что более чем в три раза больше, чем у кремния, поэтому GaN имеет характеристики широкой запрещенной зоны (WBG).

Ширина запрещенной зоны определяет электрическое поле, которое материал может выдержать.

GaN имеет большую ширину запрещенной зоны, чем традиционные кремниевые материалы, поэтому он имеет очень узкую область обеднения, так что можно разработать структуру устройства с очень высокой концентрацией носителей, а концентрация носителей напрямую определяет проводимость полупроводника.

Почему GaN так популярен?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны сначала ответить:

Каковы преимущества GaN?

Зарядные устройства GaN могут работать до 100 раз быстрее, чем традиционные кремниевые устройства, благодаря меньшим транзисторам GaN, более коротким путям тока и сверхнизким сопротивлению и емкости.

Основными преимуществами GaN в области силовой электроники являются высокий КПД, малые потери и высокая частота. Эта характеристика материалов GaN позволяет использовать их в производстве зарядных устройств.

Более того, GaN может работать с более сильными электрическими полями при меньшем объеме устройства, чем обычный кремний, обеспечивая при этом более высокую скорость переключения. Кроме того, нитрид галлия может работать при более высоких температурах, чем полупроводниковые устройства на основе кремния.

То есть: зарядные устройства на основе силовых чипов GaN заряжаются в три раза быстрее, чем обычные кремниевые зарядные устройства, но даже в два раза меньше по размеру и весу. В то же время он обладает характеристиками высокой термостойкости и низкими потерями.

Вот почему зарядные устройства, которые мы видим сейчас, могут легко достигать 65 Вт, 100 Вт, но при этом их объем невелик, по крайней мере, это было невообразимо в прошлом.

Каковы преимущества GaN?

Мы интерпретируем преимущества этой технологии материалов на двух уровнях: продукт и промышленность.

Для продуктов: В области силовой электроники силовые устройства на основе материалов GaN имеют более высокую выходную плотность мощности и более высокую эффективность преобразования энергии. Кроме того, система может быть миниатюризирована и облегчена, эффективно уменьшая объем и вес силовых электронных устройств, тем самым значительно снижая затраты на производство и производство системы.

Для промышленности: Соответствующие данные показывают, что на рынке низковольтного оборудования потенциал применения GaN может составлять даже около 68% всего рынка электроэнергии. Еще один момент, который может вас удивить, заключается в том, что технология GaN также может эффективно снижать выбросы углерода. Его углеродный след в 10 раз ниже, чем у обычных устройств на основе кремния. Подсчитано, что если центры обработки данных, использующие устройства с кремниевыми микросхемами по всему миру, будут модернизированы для использования устройств с силовыми микросхемами GaN, то глобальные центры обработки данных сократят потери энергии на 30-40%. Это эквивалентно экономии 100 МВтч солнечной энергии и сокращению выбросов CO2 на 125 миллионов тонн.

Таким образом, привлекательность GaN выходит за рамки повышения производительности и энергоэффективности на уровне системы.

Для зарядного устройства GaN новые требования к конденсатору

Почему появился алюминиевый электролитический конденсатор YMIN для зарядного устройства PD?

С появлением силовых полупроводников GaN третьего поколения в силовых микросхемах всемирно известные бренды силовых микросхем приглашают YMIN разработать миниатюрные алюминиевые электролитические конденсаторы для быстрой зарядки PD. Жидкостные алюминиевые электролитические конденсаторы применены на входной высоковольтной стороне быстрой зарядки ПД; твердые алюминиевые электролитические конденсаторы применяются к выходной стороне низкого напряжения быстрой зарядки PD, чтобы удовлетворить насущные потребности высокой плотности мощности и миниатюризации продуктов быстрой зарядки PD. Соответствующие высокопроизводительные, малосерийные и надежные продукты были высоко оценены и одобрены рынком после их запуска.

Вход зарядного устройства GaN PD ------- YMIN Высоковольтный жидкостный алюминиевый электролитический конденсатор Преимущество

 Большая емкость

 Сверхмалый размер

 низкий ток утечки

 высокая пульсация

 низкий импеданс

 Защита от молнии

Рынок быстрой зарядки нитрида галлия находится на подъеме. Благодаря высокой удельной мощности зарядных устройств для быстрой зарядки на основе нитрида галлия жидкостная высоковольтная, миниатюрная серия KCX большой емкости, разработанная и произведенная YMIN, использует зрелую запатентованную технологию и новые материалы для прорыва конденсаторной технологии. Барьеры, частота отказов всей машины контролируется на уровне 15 частей на миллион, стабильность является лучшей, а надежность является самой стабильной.

Вход зарядного устройства GaN PD ------- YMIN Высоковольтный жидкостный алюминиевый электролитический конденсатор Основная рекомендация

 Сверхмалые размеры, продукты большой емкости

 105°С, 3000ч

 Защита от удара молнии, капающий ток (низкая мощность в режиме ожидания)

 Высокий пульсирующий ток, высокая частота и низкий импеданс

Выход зарядного устройства GaN PD ------- YMIN Низковольтный твердый алюминиевый электролитический конденсатор Преимущество

 Большая емкость

 Сверхмалый размер

 низкая СОЭ

 низкий ток утечки и стабильность

 Выдерживает большой импульсный ток

 100 000 переключений

Быстрая зарядка GaN PD обеспечивает высокую выходную мощность за счет высокого напряжения и высокого тока, что обеспечивает быструю зарядку. Его выходное напряжение может достигать 12 В, а выходной ток может достигать 5 А; поэтому конденсатор выходного фильтра выберет твердотельные конденсаторы с напряжением 25 В, большой емкостью и низким ESR. Достаточно большая емкость может обеспечить поддержку постоянного тока, а достаточно низкое ESR — эффект фильтрации. Однако у обычных твердотельных алюминиевых электролитических конденсаторов на 25 В есть одна проблема: способность выдерживать коммутационные удары недостаточна.

Выход зарядного устройства GaN PD ------- Низковольтный твердотельный алюминиевый электролитический конденсатор YMIN Рекомендуется

Сверхмалый размер, серия большой емкости

105°С, 2000ч

Данные испытаний и отзывы рынка показывают, что после многократных переключений зарядки и разрядки (включая, помимо прочего, частое подключение и отключение быстрой зарядки) обычные твердотельные алюминиевые электролитические конденсаторы на 25 В будут испытывать значительное снижение емкости, сопровождающееся увеличением ESR, что приведет к ухудшению способности твердотельного конденсатора поддерживать постоянный ток, скорость быстрой зарядки будет значительно снижена, и быстрая зарядка больше не будет быстрой! Быстрый рост ESR приведет к большим пульсациям на выходе быстрой зарядки, что принесет много негативных последствий! При быстрой зарядке вы часто будете сталкиваться с перебоями в подаче электроэнергии при подключении и отключении, поэтому быстрая зарядка должна выдерживать частые зарядки и разрядки.

Для получения дополнительной информации о конденсаторах и продуктах, пожалуйста, обратите внимание на наш блог и официальный сайт.