前言

曾幾何時,20W快充仍是這個行業十分熱門的詞匯,但快充技術的發展速度遠超行業從業人員的預期,手機快充不斷快速突破120W、200W甚至是300W這種令人難以置信的數值,在這樣的背景下20W快充顯得有點不夠看,但即便如此,其對應的快充市場規模仍不可小覷。

首先20W快充有著十分明顯的蘋果生態特征,只要后續的iPhone系列在快充功率上沒有大更新,便可讓20W快充市場維持一定的市場規模。其次放眼世界,各個地區的發展是不平衡的,20W快充產品憑借其“物美價廉”的特點,仍舊可以在一些相對落后的地區打出一片天地,創造出需求來。憑借上述兩點,足以吸引相關廠商繼續投入其中。

氮化鎵普及最后一公里

說起20W快充市場的誕生和爆發,離不開蘋果對于手機快充功率的提升以及相關“環保”策略的執行,而這一切可以追溯到蘋果iPhone 12系列手機的發布。

2020年10月14日蘋果iPhone12系列新機發布,在充電方面,新機不僅將有線充電功率從18W提升至20W以及支持全新的15W磁吸無線充電,而且出于環保考慮,新機都不再標配的充電器和耳機。不僅如此,蘋果官網在售的iPhone 11、iPhone XR、iPhone SE等機型全部都已經取消了標配充電器

要知道,自iPhone 8開始,后續的蘋果手機都支持快充,然而一下子取消多部機型標配充電器這一傳統,從iPhone的全球出貨量來看,已經造成了上億規模的快充市場空缺。因此消息一出,一下子引爆了20W快充市場,可以說是出道即巔峰,安克、小米、公牛等各大品牌紛紛入局。

時至今日,20W快充市場的發展歷時將近3年,很多品牌方推出的20W快充產品在有活動的情況下已經來到了1元1瓦區間,甚至是更加的便宜,價格方面的競爭愈發殘酷。其次迷你充作為一種全新形態產品,因為做得足夠小巧精致,越來越受消費者青睞,這同樣對產品內部所使用的快充方案提出更高要求。

合封氮化鎵方案能夠大大精簡開關電源外圍電路和減少器件的使用量,降低迷你充這類產品的開發難度和成本,同時可靠性、效率表現也更好,相較傳統快充方案,在面對上述問題有著天然優勢。

據充電頭網不完全統計,就20W快充市場,目前已有東科、芯茂微、誠芯微、鈺泰、華源、杰華特、必易微、茂睿芯、納微、昂寶、南芯等廠商推出相應的合封氮化鎵芯片,以滿足市場的要求,為消費者帶來物美價廉的20W快充產品。

排名不分先后,按企業英文首字母排序。

CHIP HOPE芯茂微

LP88G24

芯茂微 LP88G系列氮化鎵合封芯片是一款高性能,高可靠性的高頻氮化鎵合封芯片,芯片內置高壓啟動和X電容放電,針對PD快充應用,設計了過流限制保護。

芯片采用多模式恒壓控制方式,重載下以QR模式運行,隨著負載減輕進入谷底工作模式。輕載時為進一步降低開關損耗,會采用MPCM模式運行,降低開關頻率。

LP88G系列氮化鎵合封芯片集成多重保護功能,集成異常過流保護,取樣電阻短路/開路保護,輸出過壓保護,VCC過壓保護,Brown out保護,過熱保護和過流以及過功率保護。芯片還內置兩級VCC供電,耐壓高達200V,支持雙繞組供電,無需外置供電芯片。

CXW誠芯微

CX75GD080BL

誠芯微CX75GD080BL是一顆內部集成高壓氮化鎵開關管的高頻高性能準諧振電源芯片,適用于27W內開關電源應用。

CX75GD080BL這款芯片的工作頻率高達200KHz,支持全功率范圍準諧振模式運行,輕載支持突發模式提升效率。

誠芯微 CX75GD080BL集成VCC供電欠壓/過壓保護,輸入欠壓/過壓保護,輸出過壓保護,FB引腳開路/短路保護,同步整流管短路保護,電流取樣電阻開路/短路保護。芯片采用SOP8L封裝,適用于PD快充和電源適配器應用。

DK東科

DK025G

DK025G是一款高度集成了650V/800mΩ GaN HEMT的準諧振反激控制AC-DC功率開關芯片。DK025G檢測功率管漏極和源極之間的電壓VDS,當VDS達到其最低值時開啟功率管,從而減小開關損耗并改善電磁干擾(EMI)。芯片最高支持250KHz開關頻率,芯片內部集成氮化鎵開關管、控制器、驅動器、高壓啟動電路和保護單元。

DK025G采用PDFN5x6封裝,可通過PCB銅箔散熱,簡化散熱要求,降低溫升。DK025G極大的簡化了反激式AC-DC轉換器的設計和制造,尤其是需要高轉化效率和高功率密度的產品。DK025G具備完善的保護功能:輸出過壓保護(OVP),VCC過欠壓保護,過溫保護(OTP),開環保護,輸出過流保護(OCP)等。

相關閱讀:

1、東科四款合封氮化鎵快充芯片量產,多款應用案例剖析

2、東科半導體推出12V2A極簡合封氮化鎵適配器方案 

ETA鈺泰

ETA80G25

鈺泰半導體ETA80G25采用SSOP10封裝,內置650V耐壓,850mΩ D-mode氮化鎵開關管。內部開關管漏極連接大面積銅箔散熱,可實現良好的散熱并滿足絕緣耐壓要求。

ETA80G25支持90-264V輸入,支持27W功率輸出。芯片支持CCM/QR/DCM運行模式,滿載最高開關頻率80kHz,輕載下支持頻率折返控制,可實現全功率范圍內的高效率。

ETA80G25集成了多項保護特性,包括輸入過壓及欠壓保護、輸出過壓及過流限制以及過溫關斷。所提供的器件均支持鎖存與自動重啟動的常用組合,這是快充和USB PD設計等應用所要求的特性。所提供的器件提供輸出線壓降補償選項。

相關閱讀:

1、20W氮化鎵快充普及風暴,鈺泰發布高性價比合封GaN芯片

2、鈺泰ETA ACDC 產品介紹

HYASIC華源

HYC3601E/H

華源半導體HYC3601E/H內置智能多模式數字控制,支持支持CCM/DCM/PFM/QR突發運行模式,以獲得效率和性能的平衡。芯片采用SOP7封裝。芯片內部集成增強型高壓氮化鎵開關管,數字多模式反激控制器,通過合封的方式消除寄生參數對高頻開關造成的干擾,并減小外部元件數量,為氮化鎵快充提供精簡高效的電源方案。

HYC3601E/H內置自適應氮化鎵柵極驅動器,可平衡開關損耗和EMI,抖頻功能可改善EMI性能。芯片采用副邊反饋,滿足快充所需的寬電壓范圍輸出。內置有豐富的保護功能,包括VCC供電過壓保護、變壓器磁飽和保護、取樣電阻短路保護、過熱保護、過載保護,輸出過電壓保護。

HYC3603601E/H待機功耗小于75mW,具有低啟動電流。并支持頻率反向控制技術,能夠提升高壓輸入的轉換效率。可用于充電器、USB PD快充,電視機及顯示器待機電源、筆記本適配器等應用,提高能效并降低成本。

相關閱讀:

1、華源智信合封氮化鎵及數字快充電源芯片介紹

2、功率密度達1.49W/cm3,華源推出20W迷你氮化鎵快充方案

JOULWATT杰華特

JW1566CD

杰華特JW1566CD是一顆反激拓撲的氮化鎵合封芯片,芯片支持高壓啟動和寬范圍供電,內置可選的過流和過功率保護功能,適配PD和QC快充應用。JW1566CD具有超低的待機功耗,支持供電過壓保護,輸出過壓,欠壓保護,支持輸入欠壓保護,電流傳感引腳開路保護、逐周期過流保護、過功率保護和內置的過熱保護功能。

JW1566CD采用DFN5*6-7封裝,為 USB PD 快充與開關電源應用提供高能效小體積的解決方案。高集成度的芯片,簡化應用,并降低外部元件數量。

相關閱讀:

1、杰華特不對稱半橋 JW1556 和半橋氮化鎵 JW1568K for USB-PD3.1 應用方案介紹

JW15158B

杰華特JW15158B是一顆集成氮化鎵開關管的隔離反激轉換器,芯片支持PWM和PFM控制,在不同的輸入和負載條件都能實現高效率。JW15158B支持高壓啟動,寬供電電壓高至90V,內部集成650V 1200mΩ氮化鎵開關管,最高工作頻率為110kHz。

芯片支持供電過壓保護,輸出過壓,欠壓保護,支持輸入欠壓保護,電流取樣電阻開路保護、逐周期過流保護、過功率保護和內置的過熱保護功能。支持抖頻提升EMI性能,JW15158B采用散熱增強的HSOP7封裝,支持PD快充以及開關電源應用。

KIWI必易微

KP22080

必易微KP22080是一顆內部集成增強型氮化鎵開關管的氮化鎵合封芯片,芯片內部集成高壓啟動電路,具備超低啟動和工作電流,待機功耗低于30mW。

KP22080芯片具備130/220KHz兩檔工作頻率可選,支持全范圍準諧振運行。芯片集成峰值電流抖動功能和驅動電流配置,用于優化系統EMI性能。

芯片內部還集成升壓供電,適用于PD快充寬范圍輸出應用。芯片內置供電欠壓/過壓保護,輸入欠壓保護,輸出過壓保護,逐周期電流限制,異常過流保護,過載保護,輸出過流保護,過熱保護,電流采樣電阻開路保護。芯片采用HSOP-7封裝,具有良好的散熱性能。

MERAKI-IC茂睿芯

MK2786

茂睿芯 MK2786是一顆高頻氮化鎵合封芯片,專為PD快充應用優化。芯片內置650V 1Ω氮化鎵開關管,最高工作頻率130KHz。芯片具有9-85V寬范圍VCC供電范圍,能夠覆蓋PD快充的寬電壓輸出,無需額外供電器件或額外的供電繞組。

MK2786支持自適應多模式控制,根據負載不同自動切換DCM/QR和Burst模式,芯片具備完整全面的保護功能,具備輸出過電壓保護,過功率保護,VCC過壓保護,同步整流短路保護和電流取樣電阻短路保護。芯片采用ESOP-8封裝,外圍元件精簡,適用于PD快充和適配器應用。

Navitas納微

NV9586

納微GaNSense?Control合封氮化鎵芯片NV9586,其內置600mΩ氮化鎵開關管和高頻QR控制器,具備無損電流檢測,高集成度,高轉化效率,可實現小體積化的快充設計。NV9586支持25W輸出功率,芯片內部集成高壓啟動和X電容放電,支持CCM/QR/DCM控制模式,集成了逐周期限流,AOCP,OTP和LPS等保護功能,超低待機功耗僅為20mW。

NV9586 采用 QFN5x6 封裝,最高開關頻率為225kHz,可選129kHz開關頻率,助力工程師靈活設計、優化變壓器尺寸及 EMI 性能。NV9580無需額外的鉗位電路即可實現6.8-80V 寬 VDD范圍供電,有助于節省 BOM 成本,縮小 PCB 尺寸。

相關閱讀:

1、納微新一代GaNSense? Control合封芯片詳解:更高效穩定、成本更優的氮化鎵功率芯片

2、納微半導體發布全新GaNSense? Control合封氮化鎵芯片,引領氮化鎵邁入集成新高度

On-Bright昂寶

OB2733

昂寶OB2733x是一顆高度集成的氮化鎵合封芯片,芯片具備極低的待機功耗,支持寬范圍電壓輸出,適合PD快充應用。芯片在滿載時以QR模式運行,隨著負載減輕進入PFM模式提高能效。當負載非常小時,芯片會進入擴展突發模式最小化待機功耗,實現全負載范圍內的高轉換效率。

芯片內部集成完整的保護功能,包括逐周期過流保護,過載保護,內部過熱保護,輸出短路保護,輸出過電壓和供電過電壓保護。芯片還具備昂寶私有的頻率擴展技術。昂寶 OB2733x采用EASOP7封裝,適用于高功率密度PD快充應用。

SOUTHCHIP南芯

SC3055

南芯科技SC3055是一款高集成度的合封氮化鎵芯片,內置 650V 耐壓,650m Ω 導阻的氮化鎵開關管和高頻 QR 控制器。

南芯科技SC3055采用SOP7封裝,底部帶有Thermal Pad增強散熱。芯片內部集成軟起功能,沿用分段式供電技術支持寬電壓范圍輸出,內置過溫保護單元及完備保護功能,過流保護、過載保護、過壓保護等。開關頻率可達135kHz,提高系統的功率密度,滿足日趨小型化的需求,是一款25W以下小功率快充應用極佳的選擇。

SC3055內部集成軟啟動、集成分段式供電線路,在 Burst/Fault 模式下只有350uA超低工作電流,支持 Brown In/Out 功能,提供 VDD 過壓保護、VDD 欠壓鎖定、輸出過壓保護、輸出短路保護、過載保護、兩級過流保護、逐周期限流等多重保護措施。

相關閱讀:

1、南芯發布SC3055合封氮化鎵芯片,發力中小功率快充市場

應用案例:

1、拆解報告:閃極Retro 20W氮化鎵充電器

2、拆解報告:紫米20W迷你氮化鎵充電器

充電頭網總結

氮化鎵技術在消費類電源產品中的大規模商用,充電器的效率得到優化,體積得到大幅降低,便攜性更好,深受消費者青睞。目前各大手機、筆電品牌君已經入局了氮化鎵快充市場,加上國家十四五計劃對第三代半導體技術的扶持,氮化鎵快充市場前景十分可觀。

合封氮化鎵芯片的出現,一顆芯片完成了此前需要三顆芯片才能實現的功能,從根本上解決了氮化鎵功率器件在控制、驅動方面的難題,簡化了快充電源的設計,并降低電源廠商的成本。

雖然目前快充總體呈現出多功能、多接口、大功率、小體積的發展趨勢,但20W快充市場仍舊是其中重要的一環,上述廠商推出的20W合封氮化鎵芯片填補了快充技術發展在這一板塊上的空白,對于推動20W快充市場進步以及為消費者帶來更加物美價廉的產品發揮了積極作用。

相關閱讀:

1、四大功率器件廠商推出半橋氮化鎵合封芯片

2、近20家原廠殺入合封氮化鎵芯片市場!

3、加速快充小型化,14家原廠推出50款熱門合封氮化鎵芯片

4、9大原廠發力高密度快充市場,推出16款合封氮化鎵芯片

5、氮化鎵快充里程碑,合封單芯片誕生,加速高功率密度電源普及