GaN导入充电桩，小功率先行

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）充电桩市场随着高压直流快充的推广，在一些400kW以上的充电桩中已经采用了SiC功率器件。同为第三代半导体的GaN，由于在高频应用上的优势，一些厂商也在推动GaN进入到充电桩中。
 
GaN充电桩应用优势多
 
目前GaN的主要应用于消费电子充电器等小功率电源产品，部分工业级应用包括光伏微型逆变器、服务器电源等，这些功率一般在几kW，不会太高。而电动汽车市场的爆发，让GaN企业在寻求进入到汽车市场，以扩大GaN的应用市场和增长空间。
 
在汽车前装市场上，GaN作为一种在汽车行业中没有大规模应用先例的器件，且GaN本身在工业应用中也只是刚刚起步，因此想要进入到汽车供应链并不简单，特别是涉及驾驶安全的牵引逆变器等应用中。
 
所以我们可以看到在汽车应用上，GaN目前最多是应用在座舱内的手机无线/有线快充模块上。而OBC等稍大功率，不涉及驾驶安全的设备，目前有很多厂商推出了GaN器件的参考设计，正式落地量产还需要一定时间。
 
另一方面，电动汽车市场的发展，也带动了充电桩市场的需求。充电桩的种类多样，从功率分就可以从7kW到500kW以上，而在充电桩发展的过程中，如何提高功率密度一直是一个重要议题。
 
提高功率密度，就需要提高功率开关管的开关频率，GaN器件本身的优势就在于开关频率上，因此如果应用在充电模块中，就能够在实现高频开关的同时，在高压设计中保持更高效率。另一方面，GaN的开关损耗低，带来的另一个好处是提高充电桩的转换效率，对于私人或是公共充电桩而言，都可以一定程度上降低使用成本。
 
同时相比于汽车前装应用，充电桩对器件的要求相对较低，GaN器件导入充电桩产业链的难度也更低。因此对于GaN产业链而言，充电桩是一个很好的增量市场。
 
小功率充电桩先行
 
于是从2022年开始，陆续有GaN企业和充电桩企业合作开发GaN充电桩产品。2022年4月，美国Indie Power Systems宣布计划募资200万美元改造电动汽车充电站，将采用GaN技术，可降低100Khz的开关损耗以及整体制造和充电成本，同时确保比当前市场产品有更高的效率。
 
2022年5月， 宏光半导体宣布与中国泰坦能源技术集团有限公司订立合作框架协议，开展为期三年的战略合作，合作内容为氮化镓快速充电桩的技术推广及产品销售。
 
2023年4月，国内最大的充电桩运营商特来电宣布携手德州仪器在直流充电设备、交流充电设备以及功率分配单元（PDU）等领域进行了密切合作。德州仪器提供了基于GaN FET以及专门针对SiC FET的智能驱动解决方案，以帮助实现更高的充电桩功率密度。
 
2023年8月，倍思发布了星云系列交流充电桩，首次将GaN氮化镓技术引入家用充电桩，提供更低待机功效、更少热损耗的环保家充方案。该充电桩支持7kW充电功率，内置4G，支持APP远程控制。
 
而今年一月，英飞凌和欧姆龙合作在日本推出了全日本最小、最轻的V2X GaN充电桩，充电功率最高为6kW。与类似的传统充放电系统相比，其尺寸和重量减少了60%；基于英飞凌的CoolGaN技术，V2X系统的电源效率在轻负载时提高了10%以上，在额定负载时提高了约4%。