当充电器市场围绕着氮化镓材料的元器件正在激烈竞争时,倍思开创性地推出业内首款 120W 氮化镓 +碳化硅快充充电器。此款充电器产品同样具有高耐压、低导通电阻、高效率等特征,并且有助于降低待机、工作能耗和小尺寸方案设计,也能很好地满足 PD 快充对器件的特殊需求。

src=碳化硅单晶材料目前采用物理气相输运(PVT)法,在超过 2000 ℃的高温下,将碳粉和硅粉通过高温分解成原子,通过温度控制沉积在碳化硅籽晶上形成碳化硅晶体。碳化硅是第三代宽禁带半导体材料,与硅(Si)相比,碳化硅的介电击穿强度更大、电子密度更高和电子漂移速度更快且热导率更高。

碳化硅元器件必然要通过拆解充电器才能得知,因此以充电头网此前拆解的尚巡 230W 氮化镓充电器为例进行理解。

此前,由于开关电源整流后采用大容量的滤波电容,会呈现容性负载,而在电容充放电时会使电网中产生大量高次谐波,产生污染和干扰;因此在后续的开关电源中开始引入PFC 电路,功率在 75W 以上的开关电源被强制要求加入PFC 电路以提高功率因数并修正。

src=例如尚巡 230W 氮化镓充电器内部输入端构造为 EMI 电路、整流滤波、PFC 升压电感等元件,居中一颗大电容横向放置,顶部贴有胶带绝缘;另有一根接地导线横跨初级和次级。并且通过观察分析发现,这款电源内部采用了 PFC+LLC 电源架构,以固定电压输出,不仅采用了合封控制器,同时使用了 4 颗氮化镓开关管以及 1 颗碳化硅二极管。

随着行业内的电源功率密度持续提升,并由于氮化镓功率器件的普及,PFC 电路需要提高工作频率来减小磁芯体积,此时常规二极管的性能已经不能满足高频下整流需求;而在大功率快充电源产品中,碳化硅二极管搭配氮化镓功率器件,可以将 PFC 的工作频率从不足 100KHz 提升到 300KHz,而高频整流电路中要选择反向恢复电流较小、反向恢复时间较小的整流二极管,因此碳化硅二极管完美契合需求,同时可减小升压电感体积,实现高功率密度的设计,使得效率也达到了大幅提升。

src=例如尚巡 230W 氮化镓充电器内 PFC 升压整流管特写,为美浦森 MSM06065G1 碳化硅二极管,采用 DFN5*6 封装,超薄封装节省体积,适用于高功率密度的大功率氮化镓适配器中。

碳化硅材料作为第三代半导体,目前已有多家厂商投产,并已渐渐取代传统快恢复二极管;目前已经在电动汽车、逆变器、轨道交通、太阳能发电等领域广泛应用;并且由于 USB PD 快充技术的普及和氮化镓技术的成熟,已经开始在消费类电源市场中得到运用。

而充电头网通过往期的拆解了解到,目前已有倍思 120W 充电器、MOMAX 摩米士 100W 充电器、尚巡 230W 充电器以及 REMAX 睿量 100W 充电器内部的电路中内置碳化硅元器件,从而实现了更高的功率密度,因此碳化硅材料或成为大功率电源产品的核心竞争力之一。

据官方消息,本届成都车展主题为“享蓉城·促产业·驭未来”,展期为8月26日~9月4日,将在中国西部国际博览城举办。

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科普:充电器里的碳化硅元器件是什么?

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