打造高效率USB PD充电器 氮化镓(GaN)是解方

荷兰商包尔英特台湾分公司工程应用经理吴建益。

USB Power Delivery(USB PD)是USB开发者论坛发布的USB充电标准与技术，主要是为了解决过去各种移动设备如笔记本电脑、手机的充电界面各行其是，导致市面上所有充电器皆无法跨品牌兼容的问题，且USB PD让所有充电、数据传输用一条线就能完成，在这个协定基础上，电源业者持续发展电源效率更高、温度更低、尺寸更小的充电器，而氮化镓(GaN)正是解方。

与矽相比，氮化镓拥有显着的效率和尺寸优势，一般预料在许多电源应用中，矽晶体管将快速转换为氮化镓，对此，荷兰商包尔英特(Power Integrations；PI)是积极的推动者，对于氮化镓相关技术和元件多有着墨，PowiGaN就是其一。

用GaN开关替换矽晶体管，降低耗电

荷兰商包尔英特台湾分公司工程应用经理吴建益说明，PowiGaN是Power Integrations自行研发的氮化镓技术。在Power Integrations高度整合的离线反驰式开关IC中，PowiGaN开关替代一次侧的传统矽晶体管，进而降低开关损耗，和矽元件相比，PowiGaN产品可实现体积更小、重量更轻、效率更高的充电器、适配器和开架式电源。

简而言之，用GaN开关替换常规高压矽晶体管，可以降低电流流动期间的传导损耗，并极大化降低工作时的开关损耗，最终有助于大幅降低电源的能耗，进而提高效率。

PowiGaN不仅在线电压和整个负载范围内的效率高达94%，且非常坚固耐用，使其能够在主电源电压经常不稳定的区域，强力抵抗线电压突波和线电压上升。这项特点让OEM可以应用在全球使用的单一电源供应器设计。

此外，使用Power Integrations的2.3.4版Power Integrations Expert Online电源设计软件，工程师可以利用这款基于Web的程序，将规格参数转换为现成的解决方案，让设计过程从数天缩减至几分钟。

提供100W功率，无需散热器

Power Integrations推出的PowiGaN产品包括InnoSwitch3-CP、InnoSwitch3-EP、InnoSwitch3-Pro X等，能应用于移动设备、机顶盒、显示器、家电、网络和游戏产品的USB PD及高电流充电器/转换器等高效率返驰式设计，提供不受外部元件影响的精准CV/CC/CP，并可轻松连接到快速充电的通讯协定IC。其中，InnoSwitch3-CP最适合恒功率充电，InnoSwitch3-EP最适合开架式电源，InnoSwitch3-Pro则适合可动态控制的电压及电流。

值得一提的，在封闭式适配器应用中，透过节省空间的InSOP 24D表面接合封装，可提供高达100W的功率，且无需散热器。准谐振InnoSwitch3-CP、InnoSwitch3-EP和InnoSwitch3-Pro IC，将一次侧功率切换开关、一次侧和二次侧控制(两者之间有安全隔离高速连结FluxLink)，以及二次侧SR驱动器与回授电路整合在单一表面接合封装中。

InnoSwitch3的效率和输出功率，在PowiGaN的技术架构上有了长足的优化，而采用PowiGaN氮化镓技术的InnoSwitch 3切换开关IC迄今已出货已达800万颗，成果耀眼。