今天有个盆友打电话问我有没有接触过氮化镓充电器,我记得我最早听到这个名词是在2019年初的时候,当时我们还在帮品牌充电器外加工,做的还是传统的充电器的时候,有个厂商带了一个氮化镓充电器来询问是否能生产,当时是第一次看到氮化镓类型的充电器,所以比较好奇,公司高层软磨硬泡下才让这个厂商割爱留下一个来研究。
对于我们传统的充电器,我们使用的基础材料是硅,而硅也是电子行业内非常重要的材料,比如我们电源中使用的二极管、三极管等晶体器件都离不开硅元素,但是硅的利用率有限,随着我们逐步逼近硅的极限,产品的开发也到了瓶颈;再加上我们手机电池容量日益增大,客户需求充电速度日益剧增,如果按照传统的充电器设计,为了满足充电速度剧增,那么我们就要加大充电电压或者充电电流,这样就导致充电器的功率增大,也就意味着我们充电器的充电头结构也要变大,也就是充电器的体积更大,我们以前做过一个实验,如果按照传统的充电器设计,当我们的功率达到48W时,做出来的产品大小已经接近于充电宝的大小了,这样对于我们携带一点也不方便,而且如果是大功率充电器长时间进行充电时,会很容易引起充电头发热;所以研发一直在寻找有没有新的材料可以保证大功率,小体积,后来发现了氮化镓。
氮化镓相比传统硅基半导体,有更加出色的击穿能力,和更高的电子密度和电子迁移率,还有更高的工作温度、更高的漏极效率、更大的带宽、更高的结温操作。
后来我们发现采用氮化镓材料制作的充电器,效果尤为的明显,因为氮化镓充电器可以做到拥有更大功率和更小体积的结合体。简单的说就是同样的体积下,我们可以实现更高功率的电能转换,而且效率非常高,耐热性也很强;而且氮化镓具有更小的Qg,可以很容易的提升频率,降低驱动损耗;低损耗可降低导阻带来的发热,高开关频率可减小变压器和电容的体积,有助于减小充电器的体积和重量;所以总结氮化镓充电器有以下三个特点:开关频率高、禁带宽度大、更低的导通电阻。
但是目前市面上关于氮化镓的充电头价格比传统充电器都贵上几倍,可能是因为氮化镓的原材料是自然界没有的物质,需要靠人工合成,所以对于设备要求苛刻,技术要求也更加复杂。因为原材料的昂贵,所以直接导致快充头里的氮化镓芯片也非常昂贵,最终导致氮化镓充电器还没有完全取代传统快充。