体积成本均降低！能华36W氮化镓适配器对比传统MOS方案解析
来源:充电头网发布时间:2023-03-142078浏览
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前言
有着“业界性价比最高的氮化镓器件厂商”的江苏能华半导体推出了一系列适用于低成本适配器应用的级联型氮化镓产品，其中以TO252封装最具性价比优势。氮化镓器件相较于传统硅MOS有着结电荷小、驱动和开关损耗低、无反向恢复损耗等优点，使得应用了氮化镓的开关电源能效提高而体积大大减小，做到了传统硅MOS难以做到的功率密度，同时级联型氮化镓可以和Si MOS完全兼容驱动芯片，因此在低成本的控制器方案有更多的选择。
近日，能华半导体推出36W基于TO-252封装的高性价比适配器方案，和传统插件Si MOS方案对比有着性能、体积跟成本的三重优势。
PCB外观
传统Si适配器方案工作在CCM模式，主开关器件除了存在导通损耗和开关损耗，还有副边反向恢复转移到原边的损耗，并且Si MOS的结电荷比较大，开关速度慢，导致的开关损耗也比较大。因此原边主开关器件整体损耗比较大，需要增加大片的铝散热片，增加了人工打螺丝等工序，极大减慢生产速度，加工成本居高不下。
能华推出的氮化镓适配器方案采用QR模式，在低压输入条件下实现完全的ZVS，没有开关损耗，也不存在副边反向恢复转移过来的损耗，只有导通损耗，因此发热大大降低，可以采用TO-252贴片封装，直接采用SMT工艺,而无需增加散热片辅助散热，避免了大片的散热片和打螺丝这种耗费人工的加工方式，极大提升生产效率。
PCB背面
传统的插件方案PCB背面主要有：65KHz_CCM控制芯片，东科同步整流芯片DK5V85R15等；能华GaN方案PCB背面主要有TO-252封装的GaN器件，华源的HY1602_89KHz的QR控制芯片，东科同步整流芯片DK5V60R10。
主功率器件
插件MOS是来自某品牌的高压MOS_SIF7N60F，采用TO-220F封装导阻1.2Ω（最大值）。
能华GaN是TO252封装的CE65H900TOGI，导阻典型值0.9Ω，最大值1.08Ω额定耐压650V，瞬时耐压900V，采用大焊盘为S极的GSD脚位，可以作为散热面，即使散热面积很大，但其不是高压动点，因此不会对EMC造成负面影响，也不会对其它小信号造成干扰。另外TO252封装成本比TO220低，可以降低整体的BOM成本。
整流器件
插件MOS方案副边采用的同步整流是来自东科的DK5V85R15，耐压85V，内阻15mΩ。能华GaN方案采用的同步整流是来自东科的DK5V60R10，耐压60V，内阻10mΩ，因为采用QR软开通控制技术，副边整流几乎没有尖峰电压，因此可以选用耐压更低的同步整流芯片，从而降低芯片成本。
尺寸体积（均采用低成本的单面PCB板设计）
传统的插件MOS因工作在65KHz的CCM模式，硬开关加上反向恢复导致的电磁尖峰需要更大的共模电感来压制EMI，器件自身发热严重，需要装配体积庞大的散热片，因此体积达到了73.8*36*22mm。
能华的GaN方案因为是贴片的TO-252封装，因此在插件面空出了比较充裕的插件空间，采用89KHz的QR控制芯片，软开关的工作模式使器件发热低，转换效率高，可以不加散热片或者涂适量的导热胶在插件面即可改善散热效果，同时GSD脚位减轻了EMI，原边没有共模电感也轻松通过EMC测试，整机体积64.5*35*21mm。
能效对比
在成本占优的情况下，能华GaN的转换效率更高，提升了2%以上，体积更小，发热更低，可靠性更高。
EMC性能
插件MOS方案和能华GaN方案均通过EMC测试；能华的GaN方案少用了一个共模电感。
氮化镓和传统硅MOS方案对比汇总
总结
能华推出的氮化镓适配器方案在性能大幅提升的同时体积减小，成本降低，生产效率也大大提升，直击了适配器的痛点，满足适配器低成本和高性能的市场需求，同时易于生产，这是目前市场上推出的氮化镓适配器方案中最具可行性的方案；继PD快充实现广泛的氮化镓应用后，适配器市场必将迎来氮化镓时代。
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