问题

氮化镓充电器和普通的充电器有什么区别?

回答
氮化镓(GaN)充电器和我们过去常用的普通充电器,说起来,它们之间的区别就像是从马车升级到电动汽车一样,虽然都是用来“拉人”的,但内在的体验和能力可是天差地别。让我来给你掰扯掰扯,这玩意儿到底有什么不一样。

首先,咱们得知道,充电器里头最重要的几个零件,就是那几个“开关”,负责控制电流的通断,就像水龙头一样。传统的充电器,用的都是硅(Si)材料做成的开关,这玩意儿用了几十年了,技术成熟,便宜,但有个毛病,就是“漏电”比较严重。想象一下,水龙头虽然能关上,但总有点细微的水滴渗出来。在电子世界里,这种“渗漏”就是发热。所以,传统的充电器为了散热,得用大块的散热片,体积自然就做得比较大,而且效率也不是那么高。

到了氮化镓(GaN)这里,就完全是另一番景象了。GaN这玩意儿是一种宽禁带半导体材料,简单来说,就是它在电子信号通过的时候,“漏电”的情况要比硅少得多。这就好比一个设计得极其精密的阀门,关得严严实实,几乎没有水滴渗漏。

这么一来,有什么好处呢?

第一,效率更高,发热更少。 你可以把它理解成一个更节能的水泵。同样的功率输出,GaN充电器消耗的能量更少,转化为热量的也更少。这意味着它不需要那么大的散热片,甚至有些时候可以不用专门的散热片。这就直接导致了:

第二,体积更小巧。 这是GaN充电器最直观的优势。由于发热量低,内部元器件的尺寸可以做得更小,也不需要臃肿的散热片,所以我们能看到很多GaN充电器,特别是那些高功率的,都做得跟个小方块一样,非常便携。以前那种又大又沉的充电头,跟它比起来,简直就是老古董了。

第三,功率密度更大。 在相同的体积下,GaN充电器能输出更高的功率。这意味着你用一个小小的GaN充电器,可以给笔记本电脑、平板,甚至一些小功率的显示器充电,而不是像以前那样,只能用那种砖头一样大的电源适配器。这对于需要携带多个设备出行的人来说,简直是福音。

第四,充电速度更快。 高效率和高功率密度,使得GaN充电器在支持快充协议方面有着天然的优势。它们能够更稳定、更高效地输出高功率,配合PD(Power Delivery)等快充协议,就能让你的设备更快地充满电。想想看,以前充手机可能要一个小时,现在一个GaN充电器可能半个小时就搞定了。

第五,更耐用(理论上)。 GaN材料本身就比硅耐高温、耐高压,而且功率处理能力也更强。从理论上讲,在设计合理的情况下,GaN充电器在工作寿命和可靠性上应该会比传统的充电器有优势。当然,具体还要看厂家的用料和做工。

当然,GaN充电器也不是没有缺点。目前来说,最大的问题还是价格。GaN材料的提炼和制造工艺比硅要复杂和昂贵得多,所以GaN充电器的成本自然就高一些,导致它的售价通常也比同等功率的普通充电器要贵。不过,随着技术的不断成熟和产能的扩大,这个差距正在逐渐缩小。

所以,总结一下,GaN充电器和普通充电器最大的区别在于它们内部使用的半导体材料不同,这带来了效率、体积、功率密度和充电速度等多方面的提升。如果你追求小巧便携、高性能和更快的充电速度,并且预算允许的话,GaN充电器绝对是值得考虑的升级。如果只是给一些老式设备充电,对体积和速度要求不高,那么普通的充电器也还能应付。但这就像你尝过无线耳机的好,再让你回去用有线耳机,总会觉得有点不习惯了,对吧?

网友意见

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路过强答一番。 挣点盐值好过节。

大功率的笔记本电源早就有了。俺用的DELL笔记本电源就是 240瓦的。

这个DELL笔记本电源里面有没有您关心的氮化镓就不清楚。

开关电源能量密度不只是受开关管的限制, 还受磁性材料和铜的导电性能限制。整流的肖特基二极管和储能电容也是制肘的因素。80年代就有开关电源了, 那时候还没流行氮化镓呢。即便没有氮化镓的技术, 硅功率器件的潜力还远远没有挖掘透。 比如同步整流可以提升效率, 谐振开关也可以提高硅功率器件的工作频率。


************************* 如果您只是希望买买买, 俺帮您刷一个便宜的出来买着玩



氮化镓在低频下只比硅功率器件效率高0.5-1.2%, 如果不是高频率带来体积缩小的利好,要让本身就挣扎在薄利多销边缘的电源厂家当小白鼠去尝试氮化镓功率IC无疑需要氮化镓功率IC 厂家采取更灵活的推销战略才有可能。氮化镓功率IC 推广阻力不会小。



(举例)
NAVITAS 氮化镓功率IC 参考板 NVE052A 能提供 300瓦 实现更小的尺寸。



氮化镓充电器和普通的充电器有什么区别?



您可以看到, 实际上是没有本质的区别。


某硕就用了这个厂商的 300瓦方案。


NVE028A使用低成本的制造技术实现了小尺寸(51mm x 43mm x 20.5 mm)和突破性的功率密度(1.5瓦/立方厘米,24瓦/立方英寸)。

(举例2)


https://www.mouser.cn/ProductDetail/GaN-Systems/GS-EVB-ACDC-300W-ON?qs=vHuUswq2%252BszROsOn4Vtozg%3D%3D

GaN Systems GS-EVB-ACDC-300W-ON Power Supply
[机器翻译]GaN Systems GS-EVB-ACDC-300W-ON电源是一款基于氮化镓器件的超高功率密度适配器,通用AC输入和340W峰值功率。提供高效率的PFC与同步整流。GS-EVB-ACDC-300W-ON电源具有高度的通用性,低成本的2层设计,功率密度高达34W/in3。典型的应用包括游戏笔记本和游戏机的电源转换,开架电源,工业电源,以及OLED超高清电视和VR系统的适配器。




氮化镓功率器件的普及难点与挑战在于市场上依然以硅功率器件为主流。
硅功率器件的典型开关频率是100K赫兹左右,氮化镓功率器件可以轻松做到1M赫兹,甚至更高。传统硅器件的问题在于开关频率越高效率下降越快发热越严重。氮化镓功率器件工作频率的提高允许(储能元件)功率密度上升,同时减少发热(各种损耗)。
新设计的氮化镓功率器件可以把外围驱动和控制电路收在一起,这样在绝缘条件允许下可以做得尽可能小,总体成本有可能更便宜。对于氮化镓功率器件来说,最重要的挑战是可靠性问题。除了可靠性问题,氮化镓的功率器件开关频率非常高,驱动电路需要芯片厂家设计。
一般的用户并无能力自行设计。很多时候最终用户会以为是移动设备的设计师设计了电源, 其实真相是NAVITAS、 TI、ADI/LTC、ST这样的 IC 厂商给他们提供了现成的方案而已。
另外碳化硅功率器件也是氮化镓功率器件的有力竞争对手。无疑客户是价格敏感的。

从上边的插图也能看到, 占据电源大部分体积的是输入插座口、EMI 滤波器、扼流圈、变压器、滤波电容、储能电感电容等等。 为了防爬电过安规, 割的那条槽就很宽。使用 氮化镓功率IC也不可能把体积削减为零。
以 24瓦/立方英寸计算, 俺的笔记本电源 240瓦就允许有10 立方英寸的体积。会缩小到目前的 1/2 ~ 1/3 体积。 那也和俺 THINKPAD T420 的老充电器差不多大小。

。。。。。。

更高频率的高达微波频率的“开关电源”也有人发表过博士论文
Madsen, Mickey Pierre,(VHF) Very High Frequency Switch-Mode Power Supplies. Miniaturization of Power Electronics. Publication date 2015




俺也希望微波频率的“开关电源”成品早日走向社会, 造福人类。
如果氮化镓的240瓦笔记本电源,比俺 1000 块钱的笔记本还贵,
那俺还是用硅的吧, 毕竟俺也是家境贫寒。





另一个不同的型号



       References    M. Pavier, A. Woodworth, A. Sawle, R. Monteiro, C. Blake, and J. Chiu, “Understanding the effect of power MOSFET package parasitic on VRM circuit efficiency at frequencies  above 1 MHz,” in Proc. PCIM Eur., May 2003, pp. 279–284.  D. Reusch, J. Strydom, “Understanding the Effect of PCB Layout on Circuit Performance in a High Frequency Gallium Nitride Based Point of Load Converter,” Applied Power  Electronics Conference, APEC 2013, pp.649-655, 16-21 March 2013.  J.T. Strydom, “eGaN® FET- Silicon Power Shoot-Out Volume 8: Envelope Tracking,” Power electronics magazine, April 2012, http://powerelectronics.com/gan-transistors/egan-fetsilicon-power-shoot-out-volume-8-envelope-tracking  J. Strydom, “eGaN® FET- Silicon Power Shoot-Out Volume 11: Optimizing FET On-Resistance”, Power Electronics Technology, Oct. 2012, http://powerelectronics.com/discretesemis/gan_transistors/egan-fet-silicon-power-shoot-out-volume-11-optimizing-fet-on-resistance-1001/  EPC8005 datasheet, http://www.epc-co.com/epc/Products/eGaNFETs/EPC8005.aspx  Alex Q. Huang, “New Unipolor Switching Power Device Figures of Merit,” IEEE Electron Device Lett., vol. 25, pp. 298-301, 2004.  Yucheng Ying, “Device selection criteria----based on loss modeling and Figure of Merit”, Thesis of Master of Science in Electrical Engineering of Virginia Tech, 2008.  LM5113TM half bridge driver, http://www.ti.com/product/lm5113  D. Čučak, M. Vasić, O. García, J. A. Oliver, P. Alou, J. A. Cobos et al, “Application of eGaN FETs for highly efficient Radio Frequency Power Amplifier,” Conference on Integrated  Power Electronics Systems, CIPS 2012, paper P22, March 2012.  M. Norris and D. Maksimovic, 10 MHz Large Signal Bandwidth, 95% Efficient Power Supply for 3G-4G Cell Phone Base Stations,” Applied Power Electronics Conference, APEC  2012, pp. 7-13, Feb. 2012.  M. A. De Rooij and J. T. Strydom, “eGaN® FETs in Low Power Wireless Energy Converters”, Electro-Chemical Society transactions on GaN Power Transistors and Converters, 2013,  Vol. 50, No. 3, pp 377 - 388  M. de Rooij, J. Strydom, “eGaN® FET- Silicon Power Shoot-Out Volume 9: Low Power Wireless Energy Converters”, Power Electronics Technology, June. 2012,  http://powerelectronics.com/discrete-power-semis/egan-fet-silicon-shoot-out-vol-9-wireless-power-converters  EPC2014 datasheet, http://www.epc-co.com/epc/Products/eGaNFETs/EPC2014.aspx  http://en.wikipedia.org/wiki/ISM_band  Kalyan Siddabattula, “Wireless Power System Design Component And Magnetics Selection”, Texas Instruments presentation on wireless technology, http://e2e.ti.com/support/  power_management/wireless_power/m/mediagallery/526153.aspx  Agilent Network Analysis Applying the 8510 TRL Calibration for Non-Coaxial Measurements Product Note 8510-8A  J. M. Rollett, “Stability and Power-Gain Invariants of Linear Twoports”, IRE Transactions on Circuit Theory, Vol. 9, Issue 1, March 1962, pp 29 – 32  S. J. Orfanidis, “Electromagnetic Waves and Antennas”, Chapter 13, http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/  Ken Payne, “Practical RF Amplifier Design Using the Available Gain Procedure and the Advanced Design System EM/Circuit Co-Simulation Capability”, Agilent Technologies  White Paper, 2008, www.agilent.com  G. Gonzales, “Microwave Transistor Amplifiers”, Second Edition 1997, Prentice Hall ISBN 0-13-254335-4  D. M. Pozar, “Microwave Engineering”, Third Edition 2005, J. Wiley ISBN 0-471-44878-8     





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俺知乎阅读总量只有 0.8亿 没跨出一小步 (n<1亿)。盐值低迷(半年了还900)希望借此长点盐值。

俺没啥文化, 初中毕业, 大伙都知道。

“老麦, 大家都说你是笑话、论坛孤儿和神棍。”
“没错。 只有万分之0.5的读者赞同俺的观点。”

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氮化镓充电技术优势

氮化镓是一种无机物,化学式GaN,是氮和镓的化合物,是一种直接能隙(direct bandgap)的半导体。此化合物结构类似纤锌矿,硬度很高。氮化镓的能隙很宽,为3.4电子伏特,可以用在高功率、高速的光电元件中。

传统充电头,采用的半导体硅技术,这种技术设计的充电头比较大,发热量也比较大。而氮化镓本是航天和军事领域应用广泛的第三代半导体黑科技材料,具有导热效率高、可靠性高的特点。用来设计制造充电头,会在降低发热量、减小体积情况下,获得更高的可靠性。

我的MacBook Pro、EOS R6、EOS RP、iPhone 11 Pro Max、DJI Pocket 2、华为Mate 40 Pro等诸多设备,都可以用ANKER安克65W氮化镓超能充充电。大大简化了外出时候充电设备的携带。

而30W的超能充,可以为iPad Pro、EOS R6、EOS RP、iPhone 11 Pro Max、DJI Pocket 2、华为Mate 40 Pro等诸多设备充电。


安克深耕充电技术十年,是第一家将氮化镓引入充电产品的品牌。

下图是ANKER安克的30W、45W、65W氮化镓超能充:


ANKER安克新出品的氮化镓超能充充电头,使用技术领先的最新PI芯片技术,充电效率更高,满负荷充电状态下发热更低,使用更稳定。

而且做到这些的同时,体积并未“膨胀”。

下图中,左边是可折叠插头的ANKER安克PowerPort III 65W PD快充,中间的“小矮个”就是ANKER安克Nano II 65W氮化镓超能充,右边是某品牌的口红65W充电头。这还是没有折叠插头的状态下。


体积更小,更“稳重”

不断追求技术升级的ANKER安克Nano II 65W氮化镓超能充,比PowerPort III 65W Pod 充电头体积减少了28%,重量减轻了13%



下图中间的就是相比之下小巧玲珑的65W超能充:


不断追求技术升级的ANKER安克30W的氮化镓超能充,比前一代的ANKER安克PowerPort III 65W PD和小闪电30W充电器缩小了43%的体积和22%的重量;

体积对比实拍



ANKER安克Nano II 65W氮化镓超能充,主要用来为我的MacBook Pro提供电能。苹果原配的电源又大又笨,MacBook Pro最早配置的是某品牌口红电源。但是长条形状,携带略有不便,而且在使用墙上插座时候,因为和墙面垂直的方向太短、身材太长,结果容易往下坠落,经常需要用东西顶住,很不方便。



Anker 65W氮化镓超能充,插头横向的一边宽度37.5毫米,不超过插座的横向距离,不会干涉其他插孔利用。和两插插头垂直的方向高度41毫米44mm垂直于墙面插座上,也不容易掉落。


据设计工程师介绍,这是因为外部结构合理,内部结构采用三板堆叠电源技术,配重更加稳定两者配合起来,才做到的。

而且ANKER安克的45W、65W氮化镓超能充的插头可以收纳。对于我这样经常旅行的人来说,实在是太方便了!下图是我这次在云南腾冲旅行,充电收纳包里的两个45W、两个65W氮化镓超能充和其他充电头,一个格子够用了!



ANKER安克独家PowerIQ技术-超广兼容性

我的iPhone 12 Pro Max、iPhone 11 Pro Max、华为华为Mate 40 Pro都可以使用氮化镓超能充充电。


我有很多需要PD快充的摄影器材,经过实测,可以给我的MacBook Pro、iPad Pro、全画幅微单EOS R6、EOS RP、DJI Pocket 2、第三方电池充电器等拍摄器材供电/充电。非常方便!

下图中,这是昨天晚上使用三个氮化镓超能充分别为EOS R6、相机电池、MacBook Pro充电/供电。




这次ANKER安克推出的超能充,采用的是最新PI芯片,技术领先于同行业标准。


ANKER安克的氮化镓超能充,直角边设计有圆滑的过渡,放在包里收纳时候,不会划伤其他物品,更不会割伤充电线导致安全 隐患。



温度控制范围更低

ANKER安克的氮化镓超能充,内部设计重构,采用三板堆叠专利技术,增加了ACF电路,将漏感能量回收重新利用,减少了能量损失,提升了充电头的能量利用效率,减少了能量转化为热量的损失,使得小体积下的大功率不烫手。

技术的创新,使得超能充满足了从IEC 60950切换到IEC 62368(涵盖视听、消费电子、资通科技类产品的最新国际产品安全标准)

行业其他多数65W充电头标准采用的是IEC 60950老标准规定的95˚C,ANKER安克的65W超能充,采用的是IEC 62368新标准规定的77˚C,安全性和使用舒适性大大提高。

我在MacBook Pro上开启LrC导出照片、同时开启Final Cut Pro导出视频,这是我能用到的最耗电的苛刻场景了,在工作室24.7˚C的环境下,65W超能充的不同表面温度是52.1˚C、45.1˚C。


先领18616元红包

618期间,ANKER安克的氮化镓超能充小有优惠

选购建议:

如果有笔记本电脑等大功率用电设备,建议选择65W的氮化镓超能充:

如果家里有iPad Pro、新款手机,建议选择45W的氮化镓超能充:

各型号新款手机等设备的充电,可以选择30W的氮化镓超能充:


关于ANKER安克品牌

ANKER安克是安克创新科技股份有限公司旗下品牌 。曾连续三年进入BrandZ™“中国出海品牌50强”榜前十强,获得过亚马逊全球颁发的“杰出中国制造奖”,24次获得德国红点设计奖、iF设计奖等工业设计大奖。

安克(Anker)品牌主营产品涵盖移动电源、充电器、数据线、蓝牙外设等智能数码周边,重点市场覆盖北美、日本、欧洲、中国等100多个国家和地区 。目前,安克(Anker)全球用户已超过6500万人。

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