33w氮化镓快充 功率密度2.14Wcm³镓未来推出120W超快闪充迷你PD电源量产方案

手机闪充技术的兴起与普及，是手机行业走向深度创新后难得的消费热点。从去年开始，各大国产手机发布的旗舰机都不约而同将120W闪充当作一项卖点，华为、vivo、 OPPO、小米、中兴等国产旗舰机已进入超快闪充的赛道。

在这样的背景下，用户对于手机“快充”的需求显然也已发生了改变。过去大家可能只是希望手机充电快一点，以便能再多打一会电话、多发几条短信；但是现在，更多的消费者会希望手机能够在短短几分钟、十几分钟时间里，就充入大半电量，从而可以再支撑上大半天的娱乐、创作等高能耗使用。

镓未来一直以科技创新为原动力，始终站在时代科技最前沿的一贯风格，不仅在业界率先推出了330W图腾柱PFC LLC氮化镓电源量产解决方案，以及700W图腾柱PFC LLC量产电源方案，而且早已在120W快充应用领域进行了研究和探索。

当业界还在以120W PD功率密度突破1W/cm³的行业天花板而举杯庆祝的时候，镓未来已应用GaN 器件的PFC AHB拓扑架构，将功率密度做到了惊人的2.14W/cm³，120W满载10分钟，效率高达94%以上，体积几乎与常见的65W快充相同——小个子，大能量，小巧便携，外出携带毫无负担。

镓未来120W超快闪充迷你充电器方案使用了全 GaN FET 的设计，在PFC架构中，使用了1颗 G1N65R240PB，AHB（非对称半桥架构）使用了两颗 G1N65R480PB。

非对称半桥（AHB）反激拓扑，可实现更高的效率和更高的开关频率。由于漏感中的能量被吸收，在主功率管开启过程中不存在漏感尖峰，功率管的电压应力更小，输入电压范围更宽，EMI噪声更小。

但传统的Si MOSFET的材料特性使器件无法工作在高频，同时限制了PFC电感的尺寸，无法满足小型化，高功率密度的需求。GaN FET的应用，提升了工作频率，使AHB能够向更小体积更高功率密度的方向发展，同时GaN FET降低了开关损耗以及反向恢复损耗，满足超快闪充对高效率以及高功率密度的需求。

镓未来120W超快闪充迷你充电器方案采用两脚输入，支持 90~264Vac 宽电压输入，输入频率支持50/60 Hz，支持最高 20V 6A 输出，满载效率高于 94.3%，输出电压纹波小于 300mV，工作温度 0~40℃，方案支持TSD、OLP、OVP、OCP、SCP、Open Loop 保护。

镓未来120W超快闪充迷你充电器方案带壳尺寸为 53x46x23mm，功率密度做到了 2.14W/cm³。方案采用被动散热设计，表面温升小于50℃，20V/16.5A 条件下触摸温度满足 IEC 62368-1 标准，EMI 满足 EN55032 CE&RE Class B 标准。

上图为 230Vac 输入下，常规 120W QR 电源和镓未来 120W 电源方案效率曲线对比图，可以看到镓未来120W超快闪充迷你充电器方案从轻载到重载条件下，效率均高于常规 120W QR 电源方案。

对于氮化镓功率器件的应用，主流的形态是分立和合封两种，合封氮化镓芯片使用相对容易，但是输出功率难以做大；而 E-mode 氮化镓分立器件驱动困难，功率范围相对于合封有所提升，但是大功率驱动容易受干扰；但镓未来 G1N65R240PB 和 G1N65R480PA 作为 Cascode GaN分立器件，驱动简单，和Si MOSFET完全一致，功率范围宽，涵盖更多应用场景。

与传统 Si MOSFET 相比，镓未来 G1N65R240PB 和 G1N65R480PA 两款 Cascode GaN 在应用时具备诸多优点。

相别于普通增强型氮化镓功率器件不超过 7V的栅极耐压，镓未来的所有氮化镓产品的Vgs均可以达到±20V，驱动电压通常建议为 12V，驱动线路仅需3个电阻及一个二极管，与Si MOSFET相同，可使设计者对驱动器有更多选择空间，且在驱动线路上保持熟悉感，减少设计风险。

普通增强型氮化镓的典型阈值电压1.7V，这与Si Superjunction器件（典型值一般在3V左右）相比，其抗噪声干扰能力低，增加了误导通的风险， 因此其对封装和Layout 要求极为严苛，需要尽可能减少寄生电感及噪声干扰的影响。

镓未来 G1N65R240PB 和 G1N65R480PA 将Vgs(th)提高到2.2V，可有效降低栅极噪声带来的误导通风险，提高了氮化镓器件的稳定性和可靠性，让设计者更放心、更安心。

在高压应用中，由于GaN器件的异质接触面中存在缺陷，会束缚一部分电子，从而在开关过程中增加了导通阻抗，此时的导通电阻称为动态电阻。动态电阻会增加GaN器件的导通损耗并且导致更高的温升，影响GaN器件的稳定性、可靠性以及系统的转换效率。

普通增强型氮化镓器件的动态电阻比静态Rds(on)上浮30%左右，尤其是在150度结温时，动态内阻竟然达到了25度结温时静态Rds(on)的2.5倍。G1N65R240PB 和 G1N65R480PA 采用特殊工艺，有效抑制了动态内阻，150度结温时仅为25度结温时的1.5倍，极大的降低了导通损耗，提升效率的同时，满足了大功率闪充的苛刻散热要求。

镓未来的氮化镓器件反向工作时，可以实现自动续流，在第三代半导体器件中（GaN and SiC），Vsd 做到业界最低1.6V，而普通增强型氮化镓器件 Vsd 为 3.2-5.6V，SiC MOSFET 的 Vsd 为4.8V，且负压关断会导致续流压降进一步提高，在大功率的桥式拓扑应用中表现尤为突出，减少死区损耗，提升效率。

充电头网获悉，镓未来 G1N65R240PB 和 G1N65R480PA 已经正式量产，有需求的伙伴可与镓未来联系哦~

珠海镓未来科技有限公司成立于2020年10月，专注于高稳定性、高可靠性的氮化镓产品的研发和生产。

镓未来依托GaN功率器件的世界领先技术，实现GaN功率器件的国产化，可提供30W~6000W GaN器件以及系统解决方案的科技公司，致力于成为国产第三代半导体—氮化镓产品国际化的探路者及开拓者，为更好的赋能绿色能源及碳中和的伟大使命而砥砺前行。

随着智能手机快充技术的发展以及 USB PD 3.1 快充标准的普及，120W功率段充电器的市场需求愈发旺盛。但目前市面上120W充电器的体积普遍都偏大，对日常使用和外出携带都造成一定不便，镓未来此次推出的120W超快闪充迷你充电器量产方案，采用 PFC AHB 拓扑架构，内置多颗镓未来 Cascode GaN 器件，实现输出功率相同的基础上，体积大幅缩小，效率大幅提升。