如何让电源适配器配得上你越来越小的便携电脑 (如何让电源适配电脑)

随着便携电脑的尺寸越来越小，重量越来越轻，曾经作为电脑的“小尾巴”的电源适配器如今似乎要叫“大尾巴”了!电源适配器如何实现小型化，来配得上越做越小的便携电脑则成为一项必须考虑的问题。　　从功率器件发展来看，从NPN型功率器件发展到MOS管功率器件只用了大概年的时间，功率器件的尺寸缩小了5倍;而在运用硅MOS管的年期间，器件的尺寸并没有提升很多，效率虽然有%的提升，但是器件尺寸缩小还不到%;直到包括GaN在内的新材料出现后，不到3年的时间，功率器件的效率及尺寸的提升又继续加速。在未来的十年，估计将在年再次提升3~5倍，另外，效率也会达到%~%。由此看来，新材料的发展会是功率器件发展的重要促进原因之一。

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图1功率器件的发展　　作为世界上第一家也是唯一的氮化镓(GaN)功率IC公司，纳微(Navitas)也正是看到了这一发展规律，最先采用新型GaN功率芯片——AllGaNTM。新型功率芯片为功率器件带来了速度和效率两方面的提升。　　由于硅材料的结构特点所限，一直无法同时满足速度和效率作为功率器件的两大规划参考指标。AllGaNTM通过配备新型拓扑——有源钳位反激(ACF)拓扑结构和新材料，并将驱动和GaN集成到一起，从而实现开关速度和效率两者的共同提升。新功率器件可以提供高达MHz的开关速度，其速度比典型的转换器规划快了3至4倍，损耗降低%，密度提*5倍，*成本也会下降%，从而实现更小的尺寸和更低的成本。该规划完全符合欧盟CoCTier2及美国能源部6级(DoEVI)所规范的能效标准，更在满负载下实现超过%的最高尖峰效率。

图2AllGaNTM功率IC器件结构　　单芯片GaN功率IC与半桥GaN功率IC　　纳微在推出AllGaNTM平台后，针对新型材料GaN先后推出了两类功率IC，即单芯片GaN功率IC和半桥芯片GaN功率IC。　　纳微单芯片GaN功率IC是一款在V下的单片式集成产品。该款产品采用5mmx6mmQFN标准封装。考虑到成本问题，纳微单芯片GaN功率IC整个系列只用了这样一个封装方式。驱动采用内置驱动，高压信号输入时，即可实轻松现功率转换。纳微共同创始人兼首席执行官GeneSheridan介绍称，通过这样的驱动器整合，以软开关为例将单芯片GaN功率IC与硅器件对比的话，硅器件电压上升速度很快，会有阴影。而采用单芯片GaN功率IC器件，开关速度到1M时，开关电压为V，由此可见，采用单芯片GaN功率IC器件完全没有开关损耗，EMI性能也很好。

图3单芯片GaN功率IC与硅器件的对比　　半桥GaN功率IC是纳微另一个系列，同样驱动一个软开关模型(V/2MHz)效果如图4所示，由图4可以看出，半桥GaN功率IC基本上可以实现稳定、无过冲的信号输出。

图4半桥GaN功率IC与硅器件的对比　　如果使用分立器件做功率芯片，需要多元器件，包括用于隔离电源、隔离驱动、死区时间及稳压器等，电路结构相对复杂。而如果用纳微的AllGaNTM，由于其中已经集成除控制芯片之外的所有驱动到器件中，工程师规划时只需要两片芯片就可以原来复杂的电路规划，因而规划简洁。

图5其他GaN做的电路规划图

图6纳微AllGaNTM实现的电路规划图　　WUSB-PD适配器参考规划　　作为本次纳微发布的最新方案——WUSB-PD适配器参考规划，可以做不一样电压输出及新型标准的电源适配器。高频及高效的AllGaN功率IC，可缩小变压器、滤波器和散热器的尺寸、减轻重量和降低成本。相比现有的基于硅类功率器件的规划，需要-cc(或6-7in3)和重量达g，基于AllGaN功率IC的W新规划体积仅为cc(或2.7in3)，而重量仅为g。基于参考规划的电源适配器的体积和重量仅为现在市面上普遍在用的基于硅的便携电脑的W适配器的五分之一。

图7左为联想笔记本适配器，由为纳微参考规划　　如此小的体积是否会影响散热呢?由于采用软开关形式，开关损耗是没有的，只需要考虑导通损耗。而通过方案规划，整个效率得到提升，从而使封装不用规划的像硅的那么大，也就是说，整体方案规划又可以降低导通损耗，因而一般情况可以忽视。

图8纳微WUSB-PD适配器参考规划　　纳微半导体销售和营销副总裁StephenOliver表示：“笔记本电脑的电源适配器终于和它所充电的笔记型电脑一样变得轻薄细小，并且*实惠。电源的规划人员面临几个相冲突的业界挑战，从新的USBTypeC连接和USBPD(电力输送)的输出是否符合法定的能效标准，一直到成本等相关问题。纳微的单芯片GaN功率IC可同时达到高速运作及高效率，其规划的方案满足所有这些挑战;与旧式慢速基于硅的半导体规划相比，成本相近甚至更低。”　　纳微的未来优势及未来发展规划　　采用GaN-on-Si晶圆标准的CMOS，GaNepi反应器只需6个月就可以完成交货。未来Navitas会继续大力关心中国市场，以为工程师规划相关方案提供技术支持。器件采用标准工艺及设备的标准QFN封装，Navitas先进的高速最终测验只需3个月就可以完成交货，未来还将继续扩大供应链合作伙伴，包括在中国建立规划研究中心，帮助中国工程师实现更完美的规划。

图9纳微共同创始人兼首席执行官GeneSheridan　　当谈及纳微产品是否可以使用到其他领域，GeneSheridan表示，单芯片GaN功率IC与半桥GaN功率IC不仅可以用于，基本上可以用于所有AC-DC电源使用，从W到千W级，都是我们的目标市场。消费类产品只是我们的切入点，如果消费类产品没有问题，基本上就可以使用到所有其他类型产品。另外，如果要有其他企业进入，纳微也欢迎行业良性竞争，现在我们的产品比同类产品领先至少两到三年，我们也会继续推出新产品来满足广大工程师规划需要。