In 2020, when most fast charging source manufacturers are still exploring the 65W gallium nitride fast charging market,Baseus fue pionera en la industria en el primer cargador de carga rápida de 120 W con nitruro de galio y carburo de silicio.. It was this product that turned "silicon carbide fast charging" from an idea into a reality for the first time, opening the door to the commercial use of silicon carbide in the field of fast charging.

Después,MOMAX,REMAXOtros fabricantes han seguido su ejemplo y han lanzado una variedad de fuentes de carga rápida de alta potencia de 100 vatios basadas en carburo de silicio, lo que también ha permitido que cada vez más expertos de la industria y consumidores comprendan mejor el carburo de silicio.

1. Anuncio oficial: El carburo de silicio se incluye en el 14.º Plan Quinquenal.

El 13 de marzo de 2021, Xinhuanet publicó el "Decimocuarto Plan Quinquenal para el Desarrollo Económico y Social Nacional de la República Popular China y el Esquema de los Objetivos a Largo Plazo para 2035". En el campo de los "circuitos integrados", el carburo de silicio,nitruro de galioEs necesario desarrollar semiconductores con bandas prohibidas amplias.

Silicon carbide and gallium nitride are both third-generation semiconductor wide-bandgap semiconductor materials. The fact that they can be nominated in the "14th Five-Year Plan" shows that their importance has risen to the national level. I believe that with the help of the country, the country will quickly form an environment suitable for the development of third-generation semiconductors, and the prospects are worth looking forward to.

2. Ventajas del carburo de silicio para la carga rápida

El carburo de silicio (SiC) es un compuesto de carbono y silicio. Actualmente, para la obtención de monocristales de carburo de silicio se utiliza el método de transporte físico de vapor (PVT). A temperaturas superiores a 2000 °C, el polvo de carbono y el polvo de silicio se descomponen en átomos y se depositan sobre un cristal semilla de carburo de silicio mediante control de temperatura, formando así cristales de carburo de silicio.

Como material semiconductor de tercera generación, el carburo de silicio (SiC) presenta una mayor rigidez dieléctrica, una velocidad de deriva electrónica saturada más rápida y una conductividad térmica superior a la del silicio (Si). Por lo tanto, cuando se utiliza en dispositivos semiconductores, los dispositivos de carburo de silicio ofrecen características como una alta tensión de ruptura, conmutación de alta velocidad, baja resistencia de encendido y alta eficiencia, lo que contribuye a reducir el consumo de energía y el tamaño del sistema.

El carburo de silicio se utiliza ampliamente en vehículos eléctricos, inversores, transporte ferroviario, energía solar, energía eólica, fuentes de alimentación para el consumidor y otros campos. En los últimos años, con la popularización de la tecnología de carga rápida USB PD y la madurez de la tecnología de nitruro de galio, ha surgido gradualmente el mercado de fuentes de carga rápida de alta potencia. Los diodos de carburo de silicio también han comenzado a aparecer en el mercado de fuentes de alimentación para el consumidor y se han incorporado a diversas cadenas de suministro de carga rápida de alta potencia de cientos de vatios, lo que permite que las fuentes de carga rápida alcancen una mayor eficiencia y un tamaño más reducido.

Charging Head Network descubrió que entre los productos de fuente de carga rápida de alta potencia,Los diodos de carburo de silicio se utilizan principalmente para la rectificación de refuerzo de la etapa PFC.En combinación con dispositivos de potencia de nitruro de galio, la frecuencia de funcionamiento del nivel PFC puede incrementarse de menos de 100 kHz en la carga rápida tradicional a 300 kHz, reduciendo así el volumen del inductor elevador, logrando un diseño de alta densidad de potencia y mejorando considerablemente la eficiencia de la fuente de alimentación.

In switching power supplies, due to the use of large-capacity filter capacitors after rectification, a capacitive load appears. When the capacitor is charged and discharged, a large number of high-order harmonics will be generated in the power grid, causing pollution and interference. People began to introduce PFC circuits into switching power supplies. Switching power supplies with a power of more than 75W are required to add PFC circuits to improve the power factor and correct the load characteristics.

La corrección del factor de potencia (PFC) se divide en dos tipos: pasiva y activa. La pasiva utiliza un inductor grande para la compensación en serie. Sus principales desventajas son su gran tamaño y baja eficiencia. Con el rápido desarrollo de los dispositivos semiconductores en los últimos años, la PFC pasiva ha sido completamente reemplazada por la activa. La PFC activa utiliza un controlador PFC, un transistor de conmutación, un inductor y un diodo para formar un circuito elevador. Presenta las ventajas de un tamaño reducido, un amplio rango de voltaje de entrada y una buena compensación del factor de potencia.

Por lo tanto, el carburo de silicio ha atraído cada vez más atención en el campo de las fuentes de alimentación para el consumidor y se ha convertido gradualmente en la principal ventaja competitiva de los productos de carga rápida de alta potencia.

3. Proveedores de carburo de silicio en el mercado de carga rápida

Charging Head Network ha descubierto, a través de una investigación, que actualmente existen cinco proveedores de carburo de silicio en el mercado que pueden utilizarse en el campo de las fuentes de carga rápida USB PD de alta potencia: Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke y PY Pingwei.

Las siguientes clasificaciones no siguen ningún orden en particular y solo están ordenadas alfabéticamente por marca para comodidad de los lectores.

Soluciones de energía alfa

Alpha Power Solutions (APS) was founded in 2017 and moved its headquarters from Hong Kong to Shanghai in 2019. It is the first domestic company to successfully develop silicon carbide 6-inch wafer manufacturing technology. It combines proprietary key SiC processes to focus on manufacturing high-power SiC devices. Up to now, the company has developed more than 30 products and independently owned more than 30 invention and application patents. Currently, the industry's leading mass-produced SiC diode products have a maximum voltage of 3300V and a current of up to 50A.

Alpha Power Solutions es la primera empresa nacional en producir con éxito obleas de carburo de silicio de 6 pulgadas en una fundición de obleas de silicio; la primera empresa nacional en adoptar la tecnología de adelgazamiento en la producción de diodos de carburo de silicio; la primera empresa nacional en tener su propia arquitectura JBS patentada (Buffer JBS); y el primer proveedor nacional de dispositivos de carburo de silicio en estar a la par con los fabricantes internacionales en términos de rendimiento y calidad del producto.

Según los informes,Chuangneng Power lanza el diodo de carburo de silicio ACD06PS065G., se puede utilizar en inversores solares, convertidores CA/CC, convertidores CC/CC y sistemas de alimentación ininterrumpida, etc. Vale la pena mencionar queEl dispositivo también participó en el desarrollo de la primera batería de carga rápida de carburo de silicio + nitruro de galio de la industria.lo que permitió la comercialización oficial del carburo de silicio en el campo de las fuentes de alimentación para el consumidor.

Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Beijing) Co., Ltd. is one of the advocates of the industrialization of silicon carbide (SiC) power devices in China. Tyco Tianrun is committed to the development of China's semiconductor power device manufacturing industry and provides high-quality semiconductor power device products and professional services to global power device consumers.

Tyco Tianrun posee una fábrica completa de obleas para el procesamiento de semiconductores en Pekín.Y construyó una línea de producción de chips de potencia de carburo de silicio de 6 pulgadas en Liuyang, Hunan., which can realize the manufacturing process of semiconductor power devices on 4/6-inch SiC wafers. As a domestic silicon carbide R&D, production and platform service company, Tyco Tianrun's product line involves basic core technology products, silicon carbide molding products and multiple sets of industry solutions.

Actualmente, la serie de dispositivos de carburo de silicio de Tyco Tianrun, que incluye productos de 650 V/2 A-100 A, 1200 V/2 A-50 A, 1700 V/5 A-50 A, 3300 V/0.6 A-50 A y otros, se encuentra en producción en masa.Y lanzó dos diodos de carburo de silicio dedicados a la carga rápida de circuitos PFC.La calidad del producto es totalmente comparable al nivel más avanzado de la industria internacional.

Tyco Tianrun está impulsando la expansión de los dispositivos de potencia de SiC a campos de aplicación cada vez más amplios mediante la exploración y el desarrollo conjuntos con otras empresas del sector, institutos de investigación científica y expertos nacionales y extranjeros.

Fundada en 2014, Mepson Semiconductor es una empresa de cadena industrial completa que integra I+D, diseño, producción, ventas y servicio. Es una empresa nacional de alta tecnología y se dedica principalmente a la fabricación de transistores MOS de potencia, transistores MOS de media y baja tensión, transistores MOS de superunión, transistores MOS de carburo de silicio, diodos de carburo de silicio y otras series de productos.

Mepsen Semiconductor se especializa en el diseño, desarrollo, pruebas y comercialización de dispositivos de potencia basados ​​en tecnologías avanzadas como VDMOS planar, MOS de trinchera, SJMOS, SBD de SiC, MOS de SiC y otras. Con la electrónica de consumo, el sector industrial y las energías renovables como mercados objetivo, nos comprometemos a convertirnos en una empresa líder mundial en componentes de potencia.

Se entiende queMepson launches silicon carbide diodes for PFC circuits, con una resistencia de voltaje de 650V y una resistencia de temperatura de 175 grados, ahora ha entrado en elMOMAXyREMAXThe supply chain of two well-known accessories brands has been unanimously recognized by customers for its performance.

SGKS Sen Guoke

Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd. se fundó en noviembre de 2013 y es una empresa de diseño de semiconductores sin fábrica propia. La empresa tiene su sede en el Parque Ecológico de Ciencia y Tecnología del distrito de Nanshan, Shenzhen, y cuenta con centros de I+D y operaciones en Shenzhen y Chengdu.

Desde su fundación, Senguoke ha lanzado sistemas avanzados de asistencia a la conducción (AADA), grabadoras de IA y chips de alimentación, ampliamente utilizados en las industrias automotriz y de electrónica de consumo. En 2018, la empresa comenzó a invertir en el desarrollo de chips para el control de motores y dispositivos de alimentación de SiC. En 2020, estos productos comenzaron a consolidarse en el mercado.

Senguoke provides overall chip and system solutions in markets such as 4G recorders, ADAS, and smart cat-eye doorbells, providing customers with one-stop services and creating more opportunities for upstream and downstream partners.

Pingwei

Chongqing Pingwei Industrial Co., Ltd. es una empresa de semiconductores de potencia IDM que integra diseño, empaquetado y pruebas de chips, así como servicios de pruebas de aplicación y confiabilidad. Con los dispositivos semiconductores de potencia como base industrial, la empresa ha establecido plataformas de desarrollo, fabricación y pruebas de productos para campos de mercado como terminales inteligentes, control industrial, Internet de las cosas, vehículos de nueva energía, comunicaciones 5G, electrodomésticos, Internet satelital, electrónica de seguridad, iluminación ecológica, etc., y proporciona dispositivos, módulos y otros productos y soluciones de sistemas de potencia de media, baja y alta tensión de alta confiabilidad.

Pingwei is located in Liangping Industrial Park, Chongqing, specializing in the production of various semiconductor devices, including rectifier diodes, fast recovery diodes, TVS, Zener diodes, Schottky, rectifier bridges, MOSFETs, IGBTs, synchronous rectifier devices, SiC and GaN devices, etc. It covers an area of ​​240,000 square meters, has a registered capital of 350 million yuan, and a total investment of more than 1.5 billion yuan.

La empresa cuenta con 45 líneas de producción de empaquetado y 6 líneas de producción piloto, y ha construido un taller de fabricación inteligente de semiconductores discretos, independiente y controlable. Produce y vende anualmente 20 mil millones de dispositivos semiconductores de potencia de diversos tipos. Es el mayor proveedor integral de dispositivos semiconductores de potencia para fuentes de alimentación en China.

PFC rectifier circuit application for high-power PD fast charging,Pingwei lanza un diodo de carburo de silicio PASC0665GG., with zero reverse recovery/zero forward recovery characteristics, efficient operation, extremely fast switching speed, and switching characteristics that are not affected by temperature.

4. Silicon carbide fast charging case

Con sus propiedades únicas, el carburo de silicio ha comenzado a emerger como una fuente de carga rápida de alta potencia y alta densidad, y ha sido el preferido por muchas empresas de fuentes de carga rápida. Charging Head Network se enteró de desmantelamientos anteriores que actualmente existenBaseus 120W fast charging,Carga rápida MOMAX de 100 W,tanto comoCarga rápida REMAX de 100 WFue la primera en introducir la tecnología de carburo de silicio, lo que permitió que los productos alcanzaran una mayor densidad de potencia.

1,Baseus 2C1A 120W GaN charger

El 25 de febrero de 2020, Baseus lanzó el primer cargador del mundo de nitruro de galio + carburo de silicio (GaN + SiC) y logró una exitosa financiación colectiva en Kickstarter. Este producto ofrece una potencia de hasta 120 W y cuenta con una configuración de salida multipuerto 2C1A. El nitruro de galio (GaN) y el carburo de silicio (SiC) utilizados en el cargador Baseus Galio de 120 W son actualmente los materiales semiconductores electrónicos más avanzados. Sus características de alta frecuencia ofrecen ventajas en la transmisión de alto voltaje y alta corriente, lo que se traduce en una mayor eficiencia, menor generación de calor y un tamaño más compacto.

Se entiende que el cargador Baseus Galio de 120 W utiliza un diodo de carburo de silicio de Alpha Power en el circuito rectificador PFC, modelo de producto: ACD06PS065G; está combinado con un dispositivo de potencia de nitruro de galio nanométrico y un controlador PFC de ON Semiconductor que realiza la corrección activa del factor de potencia.

2,MOMAX 100W 2A2C gallium nitride fast charging charger

El cargador Momis 100W 2A2C de nitruro de galio tiene un cuerpo cuadrado y plano y está equipado con clavijas plegables. Gracias a su diseño, también admite el montaje de clavijas de otras especificaciones, lo que lo hace portátil y adecuado para diversas regiones. El cargador admite los protocolos de carga rápida QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD y PPS, y sus dos tipos de interfaces están diseñados para admitir la conexión a ciegas, por lo que los usuarios no necesitan buscar deliberadamente las interfaces de carga rápida, lo que facilita su uso. La interfaz admite carga rápida de 100W, 65W+30W y Huawei 22.5W, lo que ofrece una amplia compatibilidad y gran practicidad. Todo el producto es portátil y fácil de usar.

El cargador de MOMAX utiliza el diodo de carburo de silicio Mipurson MSD06065V1, el tubo interruptor de nitruro de galio Innosec INN650D2 y el controlador PFC de NXP para la corrección activa del factor de potencia. Se sabe que el Mepsen MSD06065V1 es un diodo Schottky de carburo de silicio resistente a voltajes de 650 V en un encapsulado TO252.

3,Cargador rápido REMAX de 100 W, 2 A y 2 C con batería de nitruro de galio

El cargador REMAX de 100 W, 2 A y 2 C, con batería de nitruro de galio, presenta una carcasa blanca con acabado mate y un diseño sencillo. Cuenta con cuatro interfaces (2 A y 2 C) y admite diversos protocolos de carga rápida. Los puertos USB-C y USB-A ofrecen una potencia máxima de 100 W y 30 W respectivamente, y permiten la carga rápida simultánea de varios puertos, satisfaciendo así las necesidades de carga de portátiles, teléfonos móviles, tabletas, baterías externas y otros dispositivos.

Charging Head Network descubrió, mediante el desmontaje, que este cargador incorpora un circuito elevador PFC y adopta una arquitectura de alto rendimiento LLC+GaN. La sección elevadora PFC utiliza un controlador NXP y selecciona el diodo de carburo de silicio Mipurson MSD04065G1 y el tubo interruptor de nitruro de galio Innosec INN650D2 para la rectificación. El Mipurson MSD04065G1 es un diodo Schottky de carburo de silicio resistente a voltajes de 650 V en encapsulado TO252.

Resumen de la red del cabezal de carga

Entre las fuentes de carga rápida PD tradicionales, especialmente la carga rápida PD de alta potencia de 100 vatios, la eficiencia siempre ha sido un problema urgente que los ingenieros de potencia deben resolver. Para lograr la fiabilidad del producto, la mayoría de los cargadores tienen que sacrificar volumen y añadir disipadores de calor de gran superficie. Esto también hacía que el producto fuera muy voluminoso y la experiencia del usuario no era la ideal; esta situación no mejoró hasta que los semiconductores de tercera generación se comercializaron oficialmente en el sector de la alimentación para el consumidor.

Entre los cargadores rápidos de alta potencia de 100 vatios, el carburo de silicio y el nitruro de galio son la mejor opción. Se utilizan conjuntamente para la amplificación y rectificación del PFC en la etapa de entrada de la fuente de alimentación. En comparación con los dispositivos de silicio tradicionales, no solo se mejora la eficiencia para lograr un efecto de perfil de polo, sino que sus características de alta frecuencia permiten reducir el volumen del inductor de amplificación, mejorando así la densidad de potencia general del producto.

A medida que aumenta el número de dispositivos de alta potencia, la demanda del mercado de carga rápida multipuerto de alta potencia y tamaño reducido también se hace más fuerte. Por un lado, promueve la arquitectura de energía de QR convencional aHigh performance PFC+LLCOn the other hand, the transformation has also deepened the dependence of fast charging sources on third-generation semiconductors. Silicon carbide has broader application prospects in the field of consumer power supplies.

Como componente importante de la tercera generación de semiconductores, el carburo de silicio ya ha sido producido por numerosos fabricantes. En esta ocasión, el país ha incluido la tercera generación de semiconductores en el XIV Plan Quinquenal, lo que representa una oportunidad excepcional para el desarrollo del carburo de silicio.

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