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苹果首款GaN充电器

将充电产品转换为氮化镓。

受欢迎程度

这几年来,坊间一直有很多传言和期待,但我们终于看到苹果公司在他们的一款充电产品中改用氮化镓(GaN)作为电源晶体管:新款16英寸MacBook Pro的140w充电器。就像过去的许多创新一样,苹果可能不是第一个,但当他们采用一项技术时,人们就会注意到!

在TechInsights,我们在过去几年中一直在跟踪USB充电器中的GaN。我们最初看到第三方售后供应商在其产品中采用GaN,如Aukey、RavPower和Hyper Juice,功率范围为24 - 100 W。然而,在过去的一年里,我们已经开始看到一级供应商将GaN收件箱包括在手机和笔记本电脑上,如戴尔、LG和联想。

GaN系统公司赢得了设计胜利

这显然是GaN系统的一个极好的设计胜利。这是一款已经在市场上获得巨大吸引力的产品。此外,我们还在ST微电子公司的“MasterGaN 1”集成电源级中发现了相同的芯片。

我们的功率半导体主题专家认为,除了笔记本电脑/移动充电产品外,这种GaN技术可能会应用于以下应用:

  • 基于半桥拓扑的数据中心SMPS,包括图腾柱PFC
  • 轻工业产品,如电机驱动器
  • 可再生能源,如太阳能逆变器
  • 汽车,如车载充电器(OBC)
  • D类音频放大器

早期的苹果140w GaN 140w GaN充电器的图片

在我们对苹果140w GaN充电器的初步分析中,我们发现了两款GaN系统HEMT产品——GS-065-011-1L,如图1中红色部分所示。


图1:GaN Systems GS-065-011-1L 140w充电器。

初步分析及产品规格

为什么苹果决定现在采取行动,为什么是这款产品?人们普遍认为,在60 W左右的功率水平上,GaN的好处可以真正看到,它开始比传统的硅产品有明显的优势。这不是一个严格的规则,我们在高达100w的充电器中看到过硅(假设苹果的96w充电器仍然使用硅),我们也看到过低至24w的充电器中存在GaN。与所有电力电子产品一样,成本与效率、尺寸和重量之间存在权衡。

这款充电器比苹果目前最高的96w功率增加了50%以上,看起来这款充电器终于有了用武之处。苹果如何进一步将GaN集成到其产品中,以及其他市场如何反应,这将是一件令人着迷的事情。

虽然苹果不是第一个在市场上使用GaN的公司,但它是第一个使用新的USB电源传输3.1标准(USB PD 3.1)的公司之一。这是什么?为什么这么重要?

  • USB 1.0是最初的标准,允许在特定电压/电流和功率配置下通过USB电缆传输高达100w的功率。
  • USB 2.0需要USB- c连接器。它允许多个电压和电流,提供从0.5 W到100 W的连续功率配置
  • USB 3.0利用了高级的USB- c功能,如角色交换,可以在任何方向传输电力,例如远离手机/笔记本电脑,以及不改变电缆/端口。
  • USB 3.1允许更高的电压(28 V, 36 V和48 V),提供240w的最大功率。

使用的USB PD 3.1允许大功率目前在这款充电器。

参考文献

  • 140W USB-C电源适配器(苹果网站2021年)。
  • GaN Systems GS-065-011-1-L 650v增强模式GaN晶体管功率平面图分析(再生能源- 2011 - 801) TechInsights, 2021年。
  • 意法半导体MASTERGAN1 600v半桥驱动器,双e-Mode GaN EMT电源pef - 2010 - 801) TechInsights, 2021年。


1评论

拉斐尔·罗克 说:

描述不同PD标准的列表项应以“USB PD 1.0”,“USB PD 2.0”等开头。

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(注:此名称将公开显示)

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