Im Jahr 2020, als die meisten Hersteller von Schnellladegeräten den Markt für 65-Watt-Galliumnitrid-Schnellladung noch erkundeten,Baseus war Vorreiter bei der Entwicklung des branchenweit ersten 120-Watt-Schnellladegeräts mit Galliumnitrid und Siliziumkarbid.Dieses Produkt machte das „Schnellladen mit Siliziumkarbid“ erstmals von einer Idee zur Realität und öffnete damit die Tür für den kommerziellen Einsatz von Siliziumkarbid im Bereich des Schnellladens.

Anschließend,MOMAX,REMAXAndere Hersteller sind diesem Beispiel gefolgt und haben eine Reihe von 100-Watt-Hochleistungs-Schnellladequellen auf Siliziumkarbidbasis auf den Markt gebracht, was auch immer mehr Branchenkennern und Verbrauchern ein besseres Verständnis von Siliziumkarbid ermöglicht hat.

1. Offizielle Bekanntmachung: Siliziumkarbid ist im 14. Fünfjahresplan enthalten

Am 13. März 2021 veröffentlichte Xinhuanet den „Vierzehnten Fünfjahresplan für die nationale wirtschaftliche und soziale Entwicklung der Volksrepublik China und die Leitlinien für die langfristigen Ziele bis 2035“. Im Bereich der „integrierten Schaltkreise“ wird Siliziumkarbid,GalliumnitridEs müssen Halbleiter mit großen Bandlücken entwickelt werden.

Siliziumkarbid und Galliumnitrid sind beides Halbleitermaterialien der dritten Generation mit großer Bandlücke. Ihre Nominierung im 14. Fünfjahresplan unterstreicht ihre gestiegene Bedeutung auf nationaler Ebene. Ich bin überzeugt, dass mit nationaler Unterstützung rasch ein geeignetes Umfeld für die Entwicklung von Halbleitern der dritten Generation geschaffen wird und die Zukunftsaussichten vielversprechend sind.

2. Vorteile von Siliziumkarbid für das Schnellladen

Siliciumcarbid (SiC) ist eine Verbindung aus Kohlenstoff und Silicium. Siliciumcarbid-Einkristalle werden derzeit mittels physikalischer Dampftransportabscheidung (PVT) hergestellt. Bei hohen Temperaturen von über 2000 °C werden Kohlenstoff- und Siliciumpulver durch die hohe Temperatur in ihre Atome zerlegt und anschließend durch Temperaturkontrolle auf einem Siliciumcarbid-Impfkristall abgeschieden, wodurch Siliciumcarbid-Kristalle entstehen.

Als Halbleitermaterial der dritten Generation weist Siliziumkarbid (SiC) eine höhere Durchschlagsfestigkeit, eine schnellere Sättigungsdriftgeschwindigkeit der Elektronen und eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Silizium (Si) auf. Daher bieten Siliziumkarbid-Bauelemente in Halbleiterbauelementen Eigenschaften wie hohe Spannungsfestigkeit, hohe Schaltgeschwindigkeit, niedrigen Durchlasswiderstand und hohen Wirkungsgrad, was zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Systemgröße beiträgt.

Siliziumkarbid findet breite Anwendung in Elektrofahrzeugen, Wechselrichtern, Schienenfahrzeugen, Solaranlagen, Windkraftanlagen, Verbrauchernetzteilen und weiteren Bereichen. Mit der zunehmenden Verbreitung der USB-PD-Schnellladetechnologie und der ausgereiften Galliumnitrid-Technologie hat sich in den letzten Jahren der Markt für Hochleistungs-Schnellladegeräte etabliert. Siliziumkarbiddioden halten nun auch Einzug in den Markt für Verbrauchernetzteile und sind in diverse Lieferketten für Hunderte-Watt-Hochleistungs-Schnellladegeräte integriert. Dies trägt zu höherer Effizienz und kompakterer Bauweise der Schnellladegeräte bei.

Charging Head Network erfuhr, dass unter den Produkten für schnelles Laden mit hoher Leistung ...Siliziumkarbiddioden werden hauptsächlich für die Aufwärtsgleichrichtung in PFC-Stufen verwendet.In Kombination mit Galliumnitrid-Leistungshalbleitern kann die Betriebsfrequenz der PFC-Ebene von weniger als 100 kHz beim herkömmlichen Schnellladen auf 300 kHz erhöht werden. Dadurch wird das Volumen der Aufwärtsinduktivität reduziert, eine hohe Leistungsdichte erreicht und die Effizienz des Netzteils erheblich verbessert.

In Schaltnetzteilen entsteht durch den Einsatz großvolumiger Filterkondensatoren nach der Gleichrichtung eine kapazitive Last. Beim Laden und Entladen des Kondensators werden zahlreiche Oberschwingungen im Stromnetz erzeugt, die Störungen und Interferenzen verursachen. Daher werden PFC-Schaltungen in Schaltnetzteile integriert. Schaltnetzteile mit einer Leistung von über 75 W benötigen PFC-Schaltungen, um den Leistungsfaktor zu verbessern und die Lastcharakteristik zu korrigieren.

Die Leistungsfaktorkorrektur (PFC) wird in passive und aktive Typen unterteilt. Die passive PFC nutzt eine große Induktivität zur Serienkompensation. Ihre Hauptnachteile sind die große Baugröße und der geringe Wirkungsgrad. Mit der rasanten Entwicklung von Halbleiterbauelementen in den letzten Jahren wurde die passive PFC vollständig durch die aktive PFC ersetzt. Die aktive PFC verwendet einen PFC-Controller, eine Schaltröhre, eine Induktivität und eine Diode, um eine Aufwärtswandlerschaltung zu bilden. Sie zeichnet sich durch geringe Größe, einen weiten Eingangsspannungsbereich und eine gute Leistungsfaktorkorrektur aus.

Daher hat Siliziumkarbid im Bereich der Verbraucherstromversorgungen immer mehr Aufmerksamkeit erregt und ist nach und nach zum Kernwettbewerbsfaktor bei Hochleistungs-Schnellladeprodukten geworden.

3. Siliziumkarbid-Lieferanten im Markt für Schnellladung

Charging Head Network erfuhr durch Recherchen, dass es derzeit fünf Lieferanten von Siliziumkarbid auf dem Markt gibt, das im Bereich der Hochleistungs-USB-PD-Schnellladequellen eingesetzt werden kann, nämlich Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke und PY Pingwei.

Die folgenden Ranglisten sind in keiner bestimmten Reihenfolge und lediglich alphabetisch nach Marke sortiert, um den Lesern die Übersichtlichkeit zu erleichtern.

Alpha Power-Lösungen

Alpha Power Solutions (APS) wurde 2017 gegründet und verlegte seinen Hauptsitz 2019 von Hongkong nach Shanghai. Als erstes chinesisches Unternehmen entwickelte APS erfolgreich die Fertigungstechnologie für 6-Zoll-Siliziumkarbid-Wafer. Durch die Kombination firmeneigener Schlüsselprozesse für SiC konzentriert sich das Unternehmen auf die Herstellung von Hochleistungs-SiC-Bauelementen. Bis heute hat APS über 30 Produkte entwickelt und hält mehr als 30 Erfindungs- und Anwendungspatente. Die branchenführenden, in Serie gefertigten SiC-Dioden erreichen derzeit eine maximale Spannung von 3300 V und einen Strom von bis zu 50 A.

Alpha Power Solutions ist das erste inländische Unternehmen, das erfolgreich 6-Zoll-Siliziumkarbid-Wafer in einer Siliziumwafer-Foundry testweise hergestellt hat; das erste inländische Unternehmen, das die Thinning-Technologie bei der Herstellung von Siliziumkarbiddioden einsetzt; das erste inländische Unternehmen mit einer eigenen patentierten JBS-Architektur (Buffer JBS); und der erste inländische Siliziumkarbid-Bauelementlieferant, der hinsichtlich Produktleistung und -qualität mit internationalen Herstellern gleichzieht.

Berichten zufolgeDie Siliziumkarbiddiode ACD06PS065G wurde von Chuangneng Power auf den Markt gebracht.Sie kann in Solarwechselrichtern, AC/DC-Wandlern, DC/DC-Wandlern und unterbrechungsfreien Stromversorgungen usw. eingesetzt werden. Erwähnenswert ist, dassDas Gerät war auch an der Entwicklung des branchenweit ersten Schnellladegeräts auf Basis von Siliziumkarbid und Galliumnitrid beteiligt.wodurch Siliziumkarbid offiziell im Bereich der Verbrauchernetzteile kommerzialisiert werden konnte.

Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Beijing) Co., Ltd. gehört zu den Vorreitern der Industrialisierung von Siliziumkarbid-Leistungshalbleitern (SiC) in China. Tyco Tianrun engagiert sich für die Entwicklung der chinesischen Halbleiterindustrie und bietet weltweit Abnehmern von Leistungshalbleitern hochwertige Produkte und professionelle Dienstleistungen.

Tyco Tianrun besitzt eine komplette Halbleiter-Waferfabrik in Peking.Und errichtete eine Produktionslinie für 6-Zoll-Siliziumkarbid-Leistungschips in Liuyang, Hunan.Tyco Tianrun, ein chinesisches Unternehmen für Forschung und Entwicklung, Produktion und Plattformdienstleistungen im Bereich Siliziumkarbid, bietet neben Basistechnologieprodukten und Siliziumkarbid-Formteilen auch diverse Branchenlösungen an.

Derzeit werden die Siliziumkarbid-Geräteserien von Tyco Tianrun mit den Typen 650V/2A-100A, 1200V/2A-50A, 1700V/5A-50A, 3300V/0.6A-50A und weitere Produkte in Serie gefertigt.Und es wurden zwei Siliziumkarbiddioden speziell für Schnelllade-PFC-Schaltungen entwickelt.Die Produktqualität ist absolut vergleichbar mit dem fortgeschrittenen Niveau der internationalen Industrie.

Tyco Tianrun treibt die Entwicklung von SiC-Leistungsbauelementen für immer mehr und breitere Anwendungsgebiete durch gemeinsame Forschung und Entwicklung mit Branchenkollegen, wissenschaftlichen Forschungsinstituten sowie in- und ausländischen Experten voran.

Mepson Semiconductor wurde 2014 gegründet und ist ein Unternehmen mit vollständiger Wertschöpfungskette, das Forschung und Entwicklung, Design, Produktion, Vertrieb und Service integriert. Es ist ein nationales Hightech-Unternehmen und beschäftigt sich hauptsächlich mit Leistungs-MOS, Mittel- und Niederspannungs-MOS, Superjunction-MOS, Siliziumkarbid-MOS, Siliziumkarbiddioden und anderen Produktserien.

Mepsen Semiconductor konzentriert sich auf Design, Entwicklung, Test und Vertrieb von Leistungshalbleitern auf Basis fortschrittlicher Planar-VDMOS-, Trench-MOS-, SJMOS-, SiC-SBD-, SiC-MOS- und anderer Prozessstrukturen. Mit Fokus auf die Märkte Unterhaltungselektronik, Industrie und neue Energien streben wir danach, ein weltweit führendes Unternehmen für Leistungskomponenten zu werden.

Es versteht sich, dassMepson bringt Siliziumkarbiddioden für PFC-Schaltungen auf den Markt.Mit einer Spannungsfestigkeit von 650 V und einer Temperaturbeständigkeit von 175 Grad ist es nun in den Markt eingetreten.MOMAXundREMAXDie Lieferkette zweier bekannter Accessoire-Marken wurde von den Kunden einhellig für ihre Leistungsfähigkeit gelobt.

SGKS Sen Guoke

Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd. wurde im November 2013 gegründet und ist ein fabless Halbleiterdesignunternehmen. Der Hauptsitz des Unternehmens befindet sich im Wissenschafts- und Technologie-Ökopark im Bezirk Nanshan in Shenzhen. Forschungs- und Entwicklungszentren sowie operative Einrichtungen befinden sich in Shenzhen und Chengdu.

Seit seiner Gründung hat Senguoke Vision-ADAS (Advanced Assisted Driving), KI-Recorder und Chips für Stromversorgungen auf den Markt gebracht, die in der Automobil- und Unterhaltungselektronikindustrie weit verbreitet sind. 2018 begann das Unternehmen, in die Entwicklung von Motortreiberchips und SiC-Leistungshalbleitern zu investieren. Seit 2020 etablieren sich diese Produkte erfolgreich am Markt.

Senguoke bietet umfassende Chip- und Systemlösungen in Märkten wie 4G-Recordern, ADAS und intelligenten Türklingeln mit Katzenaugen-Technologie. Dadurch erhalten Kunden Komplettservices und es entstehen mehr Möglichkeiten für vorgelagerte und nachgelagerte Partner.

PY Pingwei

Chongqing Pingwei Industrial Co., Ltd. ist ein IDM-Unternehmen (Integrated Development Manufacturer) für Leistungshalbleiter, das Chipdesign, Packaging und Tests sowie Anwendungs- und Zuverlässigkeitsprüfungen anbietet. Mit Leistungshalbleiterbauelementen als industrieller Grundlage hat das Unternehmen Plattformen für Produktentwicklung, Fertigung und Tests für Marktsegmente wie intelligente Endgeräte, industrielle Steuerungstechnik, Internet der Dinge (IoT), Elektrofahrzeuge, 5G-Kommunikation, Haushaltsgeräte, Satelliteninternet, Sicherheitselektronik, umweltfreundliche Beleuchtung usw. etabliert. Das Unternehmen bietet hochzuverlässige Leistungshalbleiterbauelemente, Module und weitere Produkte sowie Systemlösungen für den Mittel-, Nieder- und Hochspannungsbereich.

Pingwei befindet sich im Industriepark Liangping in Chongqing und ist auf die Herstellung verschiedener Halbleiterbauelemente spezialisiert, darunter Gleichrichterdioden, schnelle Erholungsdioden, TVS-, Zener-, Schottky-, Brückengleichrichterdioden, MOSFETs, IGBTs, Synchrongleichrichter, SiC- und GaN-Bauelemente usw. Das Unternehmen erstreckt sich über eine Fläche von 240,000 Quadratmetern, verfügt über ein Stammkapital von 350 Millionen Yuan und ein Gesamtinvestitionsvolumen von mehr als 1.5 Milliarden Yuan.

Das Unternehmen verfügt über 45 Produktionslinien für die Gehäusefertigung und 6 Pilotlinien und hat eine unabhängige, intelligente Fertigungsanlage für diskrete Halbleiterbauelemente errichtet. Es produziert und vertreibt jährlich 20 Milliarden verschiedene Leistungshalbleiterbauelemente. Es ist der größte Komplettanbieter von Leistungshalbleiterbauelementen für Stromversorgungen in China.

PFC-Gleichrichterschaltungsanwendung für PD-Schnellladung mit hoher Leistung,Pingwei bringt eine Siliziumkarbiddiode PASC0665GG auf den Markt., mit Null-Rückwärts- und Null-Vorwärts-Erholungscharakteristik, effizientem Betrieb, extrem hoher Schaltgeschwindigkeit und Schaltcharakteristika, die von der Temperatur nicht beeinflusst werden.

4. Siliziumkarbid-Schnellladegehäuse

Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften hat sich Siliziumkarbid als leistungsstarke und hochdichte Schnellladequelle etabliert und wird von vielen Herstellern von Schnellladetechnologien bevorzugt. Charging Head Network erfuhr aus früheren Demontagen, dass es derzeitBaseus 120W Schnellladung,MOMAX 100W Schnellladung,ebenso gut wieREMAX 100W SchnellladungEs war das erste Unternehmen, das die Siliziumkarbid-Technologie einführte und damit Produkte mit höherer Leistungsdichte ermöglichte.

1. Baseus 2C1A 120W GaN-Ladegerät

Am 25. Februar 2020 brachte Baseus das weltweit erste Ladegerät mit Galliumnitrid und Siliziumkarbid (GaN + SiC) auf den Markt und finanzierte es erfolgreich über Kickstarter. Das Produkt bietet eine Leistung von bis zu 120 W und verfügt über eine 2C1A-Mehrfachausgangskonfiguration. Galliumnitrid (GaN) und Siliziumkarbid (SiC), die im Baseus Galio 120W-Ladegerät verwendet werden, zählen zu den modernsten Halbleitermaterialien. Ihre Hochfrequenzeigenschaften ermöglichen die Übertragung hoher Spannungen und Ströme, was zu höherer Effizienz, geringerer Wärmeentwicklung und kompakterer Bauweise führt.

Es wird davon ausgegangen, dass das Baseus Galio 120W Ladegerät eine Siliziumkarbiddiode von Alpha Power im PFC-Gleichrichterschaltkreis verwendet, Produktmodell: ACD06PS065G; sie ist mit einem Nano-Galliumnitrid-Leistungsbauelement gekoppelt, und ein PFC-Controller von ON Semiconductor führt eine aktive Leistungsfaktorkorrektur durch.

2. MOMAX 100W 2A2C Galliumnitrid-Schnellladegerät

Das Momis 100W 2A2C Galliumnitrid-Ladegerät hat ein quadratisches, flaches Gehäuse und ist mit klappbaren Stiften ausgestattet. Dank des Stiftdesigns können auch Stifte anderer Spezifikationen verwendet werden, was das Ladegerät portabel und für verschiedene Regionen geeignet macht. Es unterstützt die Schnellladeprotokolle QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD und PPS. Die beiden Schnittstellen sind für einfaches Einstecken konzipiert, sodass die Bedienung intuitiv und unkompliziert ist. Die Schnittstelle unterstützt 100W, 65W+30W und Huawei 22.5W Schnellladen und ist somit weit verbreitet und äußerst praktisch. Das gesamte Produkt ist portabel und benutzerfreundlich.

Das Ladegerät von MOMAX verwendet eine Siliziumkarbiddiode vom Typ Mipurson MSD06065V1, eine Galliumnitrid-Schaltröhre vom Typ Innosec INN650D2 und einen PFC-Controller von NXP zur aktiven Leistungsfaktorkorrektur. Die Mipurson MSD06065V1 ist eine spannungsfeste Siliziumkarbid-Schottky-Diode mit einer Sperrspannung von 650 V im TO252-Gehäuse.

3. REMAX 100W 2A2C Galliumnitrid-Schnellladegerät

Das REMAX 100W 2A2C Galliumnitrid-Ladegerät besticht durch sein weißes Gehäuse mit matter Oberfläche und ein schlichtes Design. Es verfügt über insgesamt vier Anschlüsse (2A2C) und unterstützt diverse gängige Schnellladeprotokolle. Der USB-C-Anschluss liefert eine maximale Ausgangsleistung von 100 W, der USB-A-Anschluss von 30 W. Mehrere Anschlüsse ermöglichen gleichzeitiges Schnellladen und decken somit den Ladebedarf von Laptops, Mobiltelefonen, Tablets, Powerbanks und anderen Geräten ab.

Charging Head Network fand durch Demontage heraus, dass dieses Ladegerät über eine integrierte PFC-Boost-Schaltung verfügt und auf einer leistungsstarken LLC+GaN-Architektur basiert. Die PFC-Boost-Schaltung verwendet einen NXP-Controller und setzt für die Gleichrichtung auf eine Siliziumkarbiddiode vom Typ Mipusen MSD04065G1 sowie eine Galliumnitrid-Schaltröhre vom Typ Innosec INN650D2. Die Mipusen MSD04065G1 ist eine spannungsfeste Siliziumkarbid-Schottky-Diode mit einer Sperrspannung von 650 V im TO252-Gehäuse.

Zusammenfassung des Ladekopfnetzes

Bei herkömmlichen PD-Schnellladequellen, insbesondere bei 100-Watt-Hochleistungs-PD-Schnellladegeräten, stellte die Effizienz stets ein dringendes Problem für Leistungselektroniker dar. Um die Zuverlässigkeit der Produkte zu gewährleisten, mussten die meisten Ladegeräte in puncto Größe Abstriche machen und großflächige Kühlkörper verwenden. Dies führte zu sperrigen Produkten und beeinträchtigte die Benutzerfreundlichkeit. Diese Situation verbesserte sich erst mit der Markteinführung von Halbleitern der dritten Generation im Bereich der Verbraucherstromversorgung.

Bei 100-Watt-Schnellladegeräten sind Siliziumkarbid und Galliumnitrid die optimale Kombination. Sie werden gemeinsam zur PFC-Verstärkung und Gleichrichtung im Eingangsbereich des Netzteils eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen Siliziumbauelementen lässt sich nicht nur der Wirkungsgrad verbessern, um den Effekt einer Polform zu erzielen, sondern die Hochfrequenzeigenschaften ermöglichen auch eine Reduzierung des Volumens der Aufwärtsinduktivität und somit eine Steigerung der Gesamtleistungsdichte des Produkts.

Mit der stetig steigenden Anzahl leistungsstarker Geräte wächst auch die Marktnachfrage nach kompakten, leistungsstarken Schnellladeanschlüssen mit mehreren Ports. Dies fördert einerseits die Weiterentwicklung der Ladearchitektur von herkömmlichen QR-Codes hin zu …Hochleistungs-PFC+LLCAndererseits hat die Transformation auch die Abhängigkeit von Schnellladequellen von Halbleitern der dritten Generation verstärkt. Siliziumkarbid bietet im Bereich der Verbrauchernetzteile breitere Anwendungsmöglichkeiten.

Als wichtiger Zweig der Halbleitertechnologie der dritten Generation wurde Siliziumkarbid bereits von vielen Herstellern in die Produktion aufgenommen. Diesmal hat das Land die Halbleitertechnologie der dritten Generation in den 14. Fünfjahresplan aufgenommen, was eine seltene Chance für die Entwicklung von Siliziumkarbid darstellt.

Hinweis: Dieser Artikel wurde aus „Charging Head“ übernommen, das den Schutz geistigen Eigentums unterstützt. Bitte geben Sie die Originalquelle und den Autor des Nachdrucks an. Sollten Urheberrechte verletzt worden sein, kontaktieren Sie uns bitte, damit wir den entsprechenden Artikel entfernen können.