面向消费电子应用的GaN解决方案

作为半导体材料，人们关注GaN（氮化镓）是从上世纪90年代的LED灯应用开始的。然而，但我们看到GaN充电器在更小的体积中实现更高的效率，以及更好的散热性能之后，GaN在消费电子领域的爆发便势不可挡。

在第十一届亚洲电源技术发展论坛暨21DIANYUAN深圳高性能电源技术分享与实战技术研讨会（以下简称：研讨会）上，PI中国区应用总监郭勇辉和大家分享了来自PI的《面向消费电子应用的GaN解决方案》。

历经 10 年锤炼，21Dianyuan 锻造出业内口碑极佳的深圳千人“高性能电源技术分享与实战技术研讨会”。在2020 年，21Dianyuan联合国内外资深专家和国际名企原厂，打造了“亚洲电源技术发展论坛”，为国内电源工程师提供集技术提升、人脉拓展、业务洽谈和产业赋能为一体的优质高效平台。 郭勇辉表示，GaN正在推动全球电源革命，在快速充电器、物联网、智能家居、智能建筑(HBA)、家电和工业设备等领域展现出了巨大的潜力。PI的PowiGaN能够让功率转换变得更小，可以帮助实现：

反激式变换器的效率高达95%；

更小、更轻的电源；

轻松耐受全球范围内的输入浪涌和电压骤升的GaN开关。

集成是GaN商业化的关键

随着技术的广泛普及，采用GaN技术的产品在体积上都会显著减小，同时效率更高，这便是GaN的魅力所在。郭勇辉认为，集成是实现这一些，让GaN商业化的关键所在。研讨会上，他以InnoSwitch3-Pro为例对此进行了说明。 InnoSwitch3-Pro开关电源IC将 PowiGaN 与集成的数字控制功率变换相匹配，在所有负载下均提供一致的高效率，效率最高可达94%。

【InnoSwitch3-Pro开关电源IC】 InnoSwitch3-Pro开关电源IC集成了专为特定PowiGaN器件定制的驱动器，可优化开关速度，从而降低EMI、提高效率并消除振荡。此外，InnoSwitch3-Pro开关电源IC采用初级和次级控制器+通过FluxLink技术确保安全隔离的I2C接口。 InnoSwitch3-Pro开关电源IC上的I2C接口具有可设定性，能够调节输出电压和电流，CV、CC、CP特性，以及故障触发点和响应。因此，InnoSwitch3-Pro开关电源IC上的I2C接口可以调整输出以满足负载要求，通过USB线与负载设备进行通信。 郭勇辉强调，InnoSwitch3-Pro开关电源IC可以实现Si和PowiGaN开关的无缝扩展。

GaN让性能超越功率开关

对于充电器和适配器应用而言，开关频率决定了变压器的体积，输入电压决定了大容量电容的体积。 在减小器件体积的过程中，高压大容量电解电容器成为令人头疼的问题。为了支持高输入电压，电容制造商必须大幅增加大容量电容的尺寸！

通过采用PI的PowiGaN技术，MinE-CAP开关可节省空间，同时不会影响输出纹波、工作效率，或者无需重新设计变压器。它可以大幅减少高压储能元件的数量，并使低电压电容免受电网电压剧烈波动的影响，因此还能为输入电压范围宽广的地区提供增强的耐用性。 MinE-CAP开关低输入电压时添加低压电容，输入电压提高时移除低压电容，让220VAC输入时采用一颗400V39μF，110VAC输入时自动并联一颗160V100μF电容满足输出需求成为了可能。

【MinE-CAP开关】

【尺寸为：13 x 25mm，约为400V 体积的1/3】

理想搭档：InnoSwitch3/Pro和MinE-CAP

研讨会上，郭勇辉通过USB PD 3.0适配器参考设计DER626向大家展示了InnoSwitch3/Pro和MinE-CAP是一对理想的搭档。他将其定义为使用可达到的技术，做极致的产品。 得益于InnoSwitch3-Pro和MinE-CAP的高性能和高集成度，DER626在85 x 54 x 15mm的尺寸下，可以实现宽范围输入和65W输出。

【DER626】 总结 PI的PowiGaN能够提供更高的效率，帮助完成体积小/重量轻的产品设计，已批量应用于众多领域的产品，包括工业、消费、照明和商用等。通过InnoSwitch3-Pro和MinE-CAP等IC产品，PI的PowiGaN将重塑离线式功率变换。

责任编辑：xj

原文标题：PowiGaN让消费电子小而强悍

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