2023年数码圈中讨论较多的莫过于65W氮化镓(GAN)充电头。65W快充是目前快充市场出货的主流规格;氮化镓具有高可靠性,能够承受短时间过压;将GaN用于充电器的整流管后,能降低开关损耗和驱动损耗,提升开关频率,附带地降低废热的产生,进而减小元器件的体积同时能提高效率。
65W氮化镓(GAN)充电头
充电头的工作原理:是将220v交流电转化为直流电,在通过变频的方式,将220V交流电变为5v直流电,从而为手机充电。上一代的充电头材料是SI材料,现在更换为GAN材料。所以,氮化镓充电头,只是把以前的SI材料的充电头中的SI材料,换为GAN。
因为现在科技更新越来越快,对于手机的依赖越来越高,同时电池的容量也越来越大,对于快速充电的需求也明显加大,所以对于寻求新材料应对如今快速充电也是急需面临的事情。
推荐一款来自台湾美禄的快充电源设计方案,本电源模块是65W1A2C界面,其输出电压由协议IC可以控制5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A等电压输出,使用QR/DCM反驰式电路架构于输出20V重载时可达91.62%效率及功率密度可达1.5W/cm3,本系统采用同系列控制单晶片:QR一次侧控制IC驱动MTC D-mode GaN FET(MGZ31N65-650V)、二次侧同步整流控制IC及PD3.0协议IC)可达到较佳匹配。
该方案能够有效降低寄生参数对高频开关的影响,获得更高的转换效率和更优秀的可靠性;实现“更高效率,更大功率,更小体积,更低发热。”采用了智能温控技术做到了“大功率下更小体积、更好温控”支持多种充电模式,对不同的设备功率略有不同,USB-C接口实际较大输出功率为65W。
方案概述:
尺寸设计:60mm*60mm*30mm
输出规格:5V/3A, 9V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A
输入电压:90-264 Vac @ 60/50Hz
输出接口:USB-PD C型式,A型式
低待机功耗:空载损耗低于50mW
高效率:输出20V重载时可达91.62%效率及功率密度可达1.5W/cm3
供电范围:二次侧同步整流控制IC及PD3.0协议IC
GaN/氮化镓 - MGZ31N65的特性:650V, 6.5A, RDS (on)(typ.)= 250mΩ@VGS = 8V;非常低的QRR;减少交叉损失;符合RoHS标准和无卤素要求的包装。支持2MHz开关频率,采用8*8mm QFN封装,节省面积。
MGZ31N65芯片内部集成650V耐压,250mΩ导阻的氮化镓开关管;内置驱动器以及复杂的逻辑控制电路;支持输出过压保护,支持变压器磁饱和保护,支持芯片供电过压保护,支持过载保护,支持输出电压过压保护,支持片内过热保护,支持电流取样电阻开路保护,具有低启动电流。
GaN/氮化镓作为第三代半导体材料经常被用在PD快充里面;氮化镓(GaN)拥有极高的稳定性,将GaN用于充电器的整流管后,能降低开关损耗和驱动损耗,提升开关频率,附带地降低废热的产生,进而减小元器件的体积同时能提高效率。
审核编辑 黄宇
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