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凭借GaN功率IC,纳微半导体将笔记本电源缩小至1/5

王洁 2017/9/28 11:21:00

目前笔记本电脑的轻薄化已经成为发展趋势,但受限于电源适配器的发展缓慢,差旅途中人们依然不得不忍受电源适配器带来的沉重负担。如今纳微 (Navitas) 半导体凭借其GaN功率IC AllGaN在功率密度上的显著优势,将电源适配器设计做到了小型化、高效化,且低成本。

近日, Navitas推出世界上最小的65W USB-PD (Type-C) 电源适配器参考设计——NVE028A。相比现有的基于硅类功率器件的设计,需要98-115cc(或6-7 in3)和重量达300g,基于AllGaN功率IC的65W新设计体积仅为45cc(或2.7 in3),而重量仅为60g。这一方案的尺寸仅为传统适配器的1/5。

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AllGaN兼顾高开关频率和高效率

高开关速度实现小体积、低成本和更快速充电;高效率节省能源。而传统的硅和分立GaN功率器件随着开关频率的提高,效率都会下降,AllGaN采用软开关,能够兼顾高开关频率和高效率。

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Navitas的速度最快、能效最高的高压GaN功率FET,比基于硅的半导体快20 倍,比串迭式GaN快5 倍。Navitas的iDrive是首个最快速整合式GaN门极驱动器,采用专有设计,比其他门极驱动器快3 倍。世界上第一个 AllGaN功率 IC将GaN逻辑、GaN驱动和GaN FET单片集成,实现高达40MHz开关速度、密度高5倍、系统成本降低20%。

全球最小65W USB-PD 笔记本电脑电源适配器

纳微半导体销售和营销副总裁Stephen Oliver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,并且价格实惠。电源的设计人员面临几个相冲突的业界挑战,从新的USB Type C连接和USB PD (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,其设计的方案满足所有这些挑战;与旧式慢速基于硅的半导体设计相比,成本相近甚至更低。”

据介绍,NVE028A采用了有源钳位反激(ACF) 拓扑结构,简单的结构使得设计和制造成本大大减少,从而实现更小的尺寸和更低的成本,开关速度比典型的转换器设计快了3~4倍,损耗降低40%。同时,在满负载下可实现超过94%的最高尖峰效率,无需散热片即可满足客户外壳小于50℃的规范要求,完全符合欧盟CoC Tier 2及美国能源部6级 (DoE VI) 所规范的能效标准。

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详细参数:

输入 : 通用AC (85-265VAC, 47-63Hz)

输出 : USB-PD (5-20V) (65W)


初级 : GaN 功率IC (160mΩ, 110mΩ)

频率 : ~300 kHz

体积 : 38 x 46 x 15.5 mm = 27 cc 无外壳


          43 x 51 x 20.5 mm = 45 cc带有2.5 mm 外壳

功率密度 : 2.4 W/cc (39 W/in3) 无外壳

                 1.5 W/cc (24 W/in3) 有外壳

结构 : 4-layer, 2-oz Cu PCB, SMT 动力传送“无散热片” 设计

纳微半导体首席执行官Gene Sheridan表示:“自从我们在2016年度应用功率电子会议和展览会 (APEC) 发表了AllGaN平台以来,纳微还推出了单芯片和半桥式GaN功率IC,业界最小的150W转换器,和现在我们发布的满足所有能效标准的业界最小65W USB-PD设计。这个高灵活性,高性能,高成本效益的小型化方案平台满足并超越移动和消费性市场预期。”

据Gene介绍,Navitas拥有强大的晶圆厂产能和装配能力。采用硅基GaN晶圆的标准CMOS,GaN epi 反应器只需6个月的交货时间。采用标准工艺及设备的标准QFN 封装,高速最终测试仪只需3个月的交货时间。2018年Navitas的主要产能还将大幅扩大,满足高速增长的市场需求。

Navitas创立于2013年,致力于为功率电子领域实现高速变革。Navitas在拉丁语译为“能量”的意思,与其倡导的节能与高速变革不谋而合。至今Navitas是全球第一家设计研发GaN功率IC的公司,虽然年轻,但每年创造超过40亿的功率半导体销售额,这与其拥有强大且不断增长的功率半导体行业专家团队息息相关。


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