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Navitas:氮化鎵讓筆電電源重量除以5!

時間:2017-09-19 10:52來源:COMPOTECHAsia 作者:馬蘭娟 點擊:
 

照片人物:Navitas共同創始人兼執行長Gene Sheridan(中) ,銷售及行銷副總裁Stephen Oliver(左) ,中國及台灣現場應用與技術行銷總監Peter Huang
 
納微(Navitas) 半導體於2013年在美國加州 El Segundo 成立,是世界上第一家的氮化鎵(GaN) 功率IC 公司。納微在2016年發表了AllGaN平臺,能夠以單晶片形式整合高性能的GaN FET、邏輯及類比電路。

Navitas執行長Gene Sheridan表示,Navitas一直專注研發GaN在速度與效率關鍵的技術,以高開關速度實現小體積、低成本和更快速充電,達到效率和節省能源的目的。由於其他GaN需要許多元器件,產生複雜的電路,包括隔離電源、隔離驅動、穩壓器等,而ALLGaN將除控制晶片以為的多個元器件做了整合,將複雜的電路簡單化,易於使用。以ALLGaN功率IC為例,它可提供高達40MHz開關速度、密度高達5倍,與矽驅動的GaN功率IC相比,其結構簡單,系統成本可降低20%。Navitas的Gan功率IC能為行動、消費、企業和新能源市場實現手機、消費產品、企業和新能源提供更小,更高能效和更低成本電源。
   
日前, Navitas宣佈推出世界上最小的65W USB-PD(Type-C)電源轉換器參考設計,讓過去十年來筆記型電腦在更小尺寸和更輕重量兩方面有顯著改變。高頻及高效的AllGaN功率IC,可縮小變壓器、濾波器和散熱器的尺寸、減輕重量和降低成本。相比現有基於矽的設計,需要98-115cc(或6-7 in3)和重量達300g,基於AllGaN功率IC的65W新設計體積僅為45cc(或2.7 in3),而重量僅為60g。

圖1:世界上最小的65W USB-PD(Type-C)電源轉換器參考設計
   
Navitas銷售和行銷副總裁Stephen Oliver表示,筆記型電腦的電源轉換器終於和它所充電的筆記型電腦一樣變得輕薄細小,並且價格實惠。電源的設計人員面臨幾個相衝突的業界挑戰,從新的USB Type C連接和USB PD(電力輸送)的輸出是否符合法定的能效標準,一直到成本等相關問題。納微的單晶片GaN功率IC可同時達到高速運作及高效率,其設計的方案滿足所有這些挑戰;與舊式慢速基於矽的半導體設計相比,成本相近甚至更低。
   
用GaN功率IC設計的65W參考設計 NVE028A 採用有源鉗位反激 (ACF) 拓撲結構的,開關速度比典型的轉換器設計快了三至四倍,損耗降低百分之四十,從而實現更小的尺寸和更低的成本。該設計完全符合歐盟CoC Tier 2及美國能源部六級 (DoE VI) 所規範的能效標準,更在滿負載下實現超過94%的最高尖峰效率。有別於早期的高密度電源轉換器設計,NVE028A使用簡單、標準、低成本的製造技術實現了小尺寸(51 x 43 x 20.5 mm)和突破性的功率密度(1.5W/cc,24W/in3)。

圖2: 65W USB-PD筆電電源轉換器樣品,NVE028A相比先前同級最佳產品減小50%
Oliver表示,速率與效率是電源設計中兩個至關重要的參數,現今常用的半導體材料有Si、SiC、GaN, Si材料可以使得晶片體積小、重量輕、成本低,而SiC僅可以提高效率節省能源,兩者不能兼得,而只有通過GaN功率IC才可以做到空前的速率和效率。另外,以功率電子的發展來看,從1975年線性穩壓器到1985年開關穩壓器發展的十年間,功率器件的尺寸減小5倍,而在1985年到2015年這三十年間,尺寸和效率都沒有很大的改變,此後GaN功率IC誕生,預計在未來十年,功率IC的尺寸將減少3-5倍左右,效率也將提升到95-99%,因此這種新材料的應用將會為整個行業帶來極大的變化。這也是我們在這個市場機會。
 

圖3:電力電子技術高速突破
 
Sheridan表示,將邏輯,類比和功率的單片整合的GaN功率IC,將改變電力電子領域前景。不只是電源轉換器,我們預計行動快速充電器、電動車、太陽能、高效率資料中心、LED照明等等傳統電源器件將迎來新一輪升級。
(責任編輯:jane)
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