基于芯干线氮化镓与碳化硅的100W电源适配器方案

来源：电子研习社

半导体器件作为现代电子技术的核心元件，广泛应用于集成电路、消费电子及工业设备等场景，其性能直接影响智能终端与装备的运行效能。以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的第三代宽禁带半导体，凭借高功率密度与能效优势，正推动电子设备技术革新。

本次评测对象为搭载了芯干线前沿技术的氮化镓与碳化硅的100W电源适配器方案（12V/8.33A），将重点测试转换效率、开机延迟及掉电保持时长等关键性能指标，查看第三代宽禁带半导体互相搭配下的优势。

1方案介绍

芯干线12V 8.33A  100WDemo方案

实物图

正面

背面

尺寸为：81.5*56*24mm

其裸板功率密度为：0.91W/平方厘米

方案参数

X电容	334 X2
NTC	2.5Ω Φ9mm
整流桥	GBU1508
PFC MOS	X3G6516B5
PFC 二极管	XD065A0065
高压电解	100uF 450V
LLC MOS管	X3G6516B5
变压器	ATQ2516
主IC	TEA2017
次级整流MOS	GN014N04AL
次级电解	共3700uF， 有工字电感滤波

原理图

2方案实测

转换功率

测试说明：

在冷机，短路NTC  20%至满载的情况下分别输入110v和220v电压。

测试结果：

在110V电压输入，20%负载至满载的情况下，通过计算得出其转换功率为92.0%、93.3%、93.6%、93.8%、93.9%。

在220v电压输入，20%负载至满载情况下，通过计算得出其转换效率为93.0%、95.0%、95.7%、95.8%、96.0%。

待机功耗

输入电压/VAC	待机功耗/W	测试说明
110 60Hz	0.0089	空载，积分时间>60秒
220 50Hz	0.0217	空载，积分时间>60秒

开机延迟时间

测试说明：

分别输入电压110V和220V，系统满载状态下查看开机延迟时间

测试结果：

110V电压输入下，其自运行开机延迟时间为524ms。

220V电压输入下，其自运行开机延迟时间为583ms。

掉电保持时间

测试说明：

分别输入电压110V和220V，系统满载运行下查看掉电保持时间。

测试结果：

110V电压输入下，其掉电保持时间为34.6ms。

220V电压输入下，其掉电保持时间为35.4ms。

动态测试

测试说明：

在输入电压110V和220V，25~75%负载状态下,分别测试最小输出电压和最大输出电压数值

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，最小输出电压和最大输出电压均为12.02v、12.32v。

空载纹波

测试说明：

在输入电压110V和220V，使用探头加

10uF+0.1uF电容，20MHz带宽，空载状态下分别测试输出电压峰峰值

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，空载纹波输出电压峰峰值分别为30mv和40mv。。

满载纹波低频

测试说明：

在输入电压110V和220V，使用探头加10uF+0.1uF电容，20MHz带宽，满载状态下分别测试输出电压峰峰值。

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，满载波纹低频输出电压峰峰值均为20mv。

满载纹波高频

测试说明：

在输入电压110V和220V，探头加10uF+0.1uF电容，20MHz带宽，满载状态下分别测试纹波高频输出电压峰峰值

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，满载纹波低频输出电压峰峰值均为20mv。

电子锐评

在这个功率等级，且在输出为12V的情况下，能达到高输入96%的效率和低输入93%的效率。板上所使用的GaN MOS及SiC二极管在其中起了关键作用

3产品特点

本次测评该款Demo当中的氮化镓和碳化硅是采用了芯干线的两款产品，分别是X3G6516B5氮化镓开关管以及XD065A0065碳化硅二极管。

下面我们看一下这两款产品的功能特点

X3G6516B5氮化镓开关管

核心参数

650V增强型耐压设计，导通电阻150mΩ，工作电流13A

性能优势

低导通电阻与输入电容，提升能效表现

零反向恢复损耗，支持高频电路运行

适用于PFC升压拓扑结构，优化电源系统功率密度

应用领域列举

消费电子：

快充设备与无线充电模块—利用高频特性提升能量传输效率，实现更紧凑的轻量化设计。

工业电子：

功放—高频特性提升能量传输效率，实现更小体积，更轻重量，发热现象大幅减少，功率密度高。

逆变器—耐高温特性保障户外环境稳定性，同时提升能源转换效率并缩减系统体积。

适配器—可实现更高的电子迁移率、禁带宽度、更低的导通电阻。

服务器电源—高频特性优化电源模块设计，减少元器件数量并提升功率密度。

车载电子：

车载充电器—适配高压平台的高效电能转换，显著缩小器件体积，满足电动汽车空间约束。

XD065A0065碳化硅二极管

核心参数

650V耐压等级，163℃高温环境下稳定输出6A电流

性能优势

零反向恢复电流特性，降低开关损耗

正温度系数特性，支持多器件并联扩容

高频开关兼容性，配合低散热需求设计

应用领域列举

工业电子：

功放—良好的散热能力，高输出状态更可稳定运行。

逆变器—高热导与耐高温特性优化散热能力，支持复杂环境下的高效能源转换场景，更可提供更长续航能力。

适配器—提供优异的高温性能和可靠性，并支持更高的功率和更高的电压。

服务器电源—优异的热管理能力带来更高的可靠性，保障系统整体的稳定运行。

车载电子：

车载充电器—具有极高的击穿电场强度，可适应更高的工作温度，可提高系统的可靠性和寿命。

协同应用价值

两款器件在PFC电路中搭配，共同构建高可靠性、高功率密度的第三代半导体解决方案，适用于工业电源、新能源设备等高性能场景。因此使其该款Demo方案在高集成微型化、高功率密度与高能量效率上均保持着优异的数值。

4总结

第三代宽禁带半导体技术起源于20世纪50年代，历经材料创新、场景适配、规模降本和生态构建的发展路径。当前在超宽禁带材料突破与碳中和目标驱动下，正重塑能源、通信等领域的底层技术架构。

芯干线作为专注氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）及半导体领域以技术为核心驱动力的国产企业，依托全产业链能力布局，产品已覆盖消费电子、工业控制及新能源等多领域，持续支撑推动着国内半导体产业自主化进程。

5厂家资讯                

关于芯干线

芯干线科技是一家由功率半导体资深海归博士、电源行业市场精英和一群有创业梦想的年轻专业人士所创建宽禁带功率器件原厂。2022年被评为规模以上企业，2023年国家级科技型中小企业、国家级高新技术企业，通过了ISO9001生产质量管理体系认证。在2024年通过了IATF16949汽车级零部件生产质量管理体系认证。

公司自成立以来，深耕于功率半导体Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT 和 SiC Module等功率器件及模块的研发和销售。产品被广泛应用于消费、光伏、储能、汽车、Ai服务器、工业自动化等能源电力转换与应用领域。

公司总部位于南京，分公司遍布深圳、苏州、江苏等国内多地，并延伸至北美与台湾地区，业务版图不断拓展中。