W roku 2020, gdy większość producentów źródeł szybkiego ładowania wciąż bada rynek szybkiego ładowania z wykorzystaniem azotku galu o mocy 65 W,Baseus był pionierem w branży, wprowadzając pierwszą na rynku ładowarkę szybko ładującą o mocy 120 W wykonaną z azotku galu i węglika krzemuTo właśnie ten produkt po raz pierwszy przekształcił koncepcję „szybkiego ładowania węglikiem krzemu” z pomysłu w rzeczywistość, otwierając drogę do komercyjnego wykorzystania węglika krzemu w dziedzinie szybkiego ładowania.

Następnie,MOMAX,REMAXW ślad za nimi poszli inni producenci i wprowadzili na rynek szereg źródeł szybkiego ładowania o mocy 100 W, bazujących na węgliku krzemu, co również pozwoliło większej liczbie osób z branży i konsumentów lepiej zrozumieć istotę węglika krzemu.

1. Oficjalne ogłoszenie: Węglik krzemu został uwzględniony w 14. Planie Pięcioletnim

13 marca 2021 r. agencja Xinhuanet opublikowała „Czternasty Pięcioletni Plan Rozwoju Gospodarczego i Społecznego Chińskiej Republiki Ludowej oraz zarys długoterminowych celów na rok 2035”. W dziedzinie układów scalonych, węglik krzemu…azotek galuNależy opracować półprzewodniki o szerokich przerwach energetycznych.

Węglik krzemu i azotek galu to materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji o szerokiej przerwie energetycznej. Fakt, że mogą być nominowane w ramach „14. Planu Pięcioletniego”, świadczy o ich znaczeniu na szczeblu krajowym. Wierzę, że dzięki wsparciu kraju, kraj szybko stworzy środowisko sprzyjające rozwojowi półprzewodników trzeciej generacji, a perspektywy są godne uwagi.

2. Zalety węglika krzemu do szybkiego ładowania

Węglik krzemu (SiC) to związek węgla i krzemu. Monokrystaliczny materiał węglika krzemu wykorzystuje obecnie metodę fizycznego transportu pary (PVT). W wysokich temperaturach przekraczających 2000°C, proszek węglowy i proszek krzemowy rozkładają się na atomy pod wpływem wysokiej temperatury, a następnie osadzają się na krysztale zarodkowym węglika krzemu poprzez regulację temperatury, tworząc kryształy węglika krzemu.

Jako materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji, węglik krzemu (SiC) charakteryzuje się większą wytrzymałością na przebicie dielektryczne, szybszym dryftem elektronów nasyconych oraz wyższą przewodnością cieplną niż krzem (Si). Dlatego też, stosowane w urządzeniach półprzewodnikowych, węglik krzemu charakteryzuje się takimi cechami, jak wysokie napięcie wytrzymywane, szybkie przełączanie, niska rezystancja w stanie przewodzenia i wysoka sprawność, co pomaga zmniejszyć zużycie energii i rozmiar systemu.

Węglik krzemu może być szeroko stosowany w pojazdach elektrycznych, falownikach, transporcie szynowym, energetyce słonecznej, wiatrowej, zasilaczach konsumenckich i innych dziedzinach. W ostatnich latach, wraz z popularyzacją technologii szybkiego ładowania USB PD i rozwojem technologii azotku galu, stopniowo rozwijał się rynek źródeł szybkiego ładowania o dużej mocy. Diody z węglika krzemu również zaczęły pojawiać się na rynku zasilaczy konsumenckich i weszły do ​​szerokiej gamy stuwatowych łańcuchów zasilania szybkiego ładowania, pomagając źródłom szybkiego ładowania osiągnąć wyższą wydajność i mniejsze rozmiary.

Firma Charging Head Network dowiedziała się, że wśród produktów zapewniających szybkie ładowanie o dużej mocy,Diody z węglika krzemu są stosowane głównie do prostowania podwyższającego napięcie stopnia PFC; W połączeniu z urządzeniami zasilającymi z azotku galu częstotliwość robocza poziomu PFC może zostać zwiększona z mniej niż 100 kHz w przypadku tradycyjnego szybkiego ładowania do 300 kHz, co pozwala na zmniejszenie objętości cewki podwyższającej, osiągnięcie konstrukcji o dużej gęstości mocy, a także znaczne zwiększenie wydajności zasilacza.

W zasilaczach impulsowych, ze względu na zastosowanie kondensatorów filtrujących o dużej pojemności po prostowaniu, pojawia się obciążenie pojemnościowe. Podczas ładowania i rozładowywania kondensatora w sieci elektroenergetycznej generowana jest duża liczba wyższych harmonicznych, co powoduje zanieczyszczenia i zakłócenia. Zaczęto wprowadzać układy PFC do zasilaczy impulsowych. Zasilacze impulsowe o mocy powyżej 75 W wymagają dodania układów PFC w celu poprawy współczynnika mocy i skorygowania charakterystyki obciążenia.

Układ PFC dzieli się na dwa typy: pasywny i aktywny. Układ pasywny wykorzystuje dużą cewkę indukcyjną do kompensacji szeregowej. Jego głównymi wadami są duże rozmiary i niska sprawność. Wraz z szybkim rozwojem układów półprzewodnikowych w ostatnich latach, pasywny układ PFC został całkowicie zastąpiony aktywnym układem PFC. Aktywny układ PFC wykorzystuje sterownik PFC, lampę przełączającą, cewkę indukcyjną i diodę, tworząc układ boost. Jego zaletami są niewielkie rozmiary, szeroki zakres napięcia wejściowego i dobry efekt kompensacji współczynnika mocy.

W związku z tym węglik krzemu cieszy się coraz większym zainteresowaniem w dziedzinie zasilaczy konsumenckich i stopniowo staje się podstawą konkurencyjności produktów o szybkim ładowaniu dużej mocy.

3. Dostawcy węglika krzemu na rynku szybkiego ładowania

Firma Charging Head Network dowiedziała się z badań, że obecnie na rynku działa pięciu dostawców węglika krzemu, który można stosować w źródłach szybkiego ładowania USB PD o dużej mocy, a mianowicie Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke i PY Pingwei.

Poniższe rankingi nie mają określonej kolejności i zostały posortowane alfabetycznie według marek wyłącznie dla wygody czytelników.

Rozwiązania zasilania Alpha

Firma Alpha Power Solutions (APS) została założona w 2017 roku i przeniosła swoją siedzibę z Hongkongu do Szanghaju w 2019 roku. Jest to pierwsza krajowa firma, która z powodzeniem opracowała technologię produkcji 6-calowych płytek z węglika krzemu. Łączy ona opatentowane kluczowe procesy SiC, aby skoncentrować się na produkcji wysokowydajnych urządzeń SiC. Do tej pory firma opracowała ponad 30 produktów i uzyskała ponad 30 niezależnych patentów na wynalazki i zgłoszenia patentowe. Obecnie wiodące w branży, masowo produkowane diody SiC charakteryzują się maksymalnym napięciem 3300 V i natężeniem do 50 A.

Alpha Power Solutions to pierwsza krajowa firma, która z powodzeniem przeprowadziła próbną produkcję 6-calowych płytek z węglika krzemu w odlewni płytek krzemowych; pierwsza krajowa firma, która zastosowała technologię przerzedzania w produkcji diod z węglika krzemu; pierwsza krajowa firma, która posiada własną opatentowaną architekturę JBS (Buffer JBS); oraz pierwszy krajowy dostawca urządzeń z węglika krzemu, który dorównuje międzynarodowym producentom pod względem wydajności i jakości produktów.

Według doniesień,Dioda z węglika krzemu ACD06PS065G wprowadzona na rynek przez Chuangneng Power, może być stosowany w falownikach słonecznych, przetwornicach AC/DC, przetwornicach DC/DC i zasilaczach UPS itp. Warto wspomnieć, żeUrządzenie brało również udział w opracowaniu pierwszego w branży szybkiego ładowania węglika krzemu i azotku galu, co umożliwiło oficjalną komercjalizację węglika krzemu w dziedzinie zasilaczy konsumenckich.

Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Pekin) Co., Ltd. jest jednym z orędowników industrializacji urządzeń mocy z węglika krzemu (SiC) w Chinach. Tyco Tianrun angażuje się w rozwój chińskiego przemysłu produkcji urządzeń mocy półprzewodnikowych i dostarcza wysokiej jakości produkty z tej dziedziny oraz profesjonalne usługi odbiorcom urządzeń mocy na całym świecie.

Tyco Tianrun jest właścicielem kompletnej fabryki płytek półprzewodnikowych w Pekinie.Zbudowaliśmy linię produkcyjną 6-calowych układów scalonych z węglika krzemu w Liuyang w prowincji Hunan, która może realizować proces produkcji półprzewodnikowych urządzeń mocy na 4/6-calowych waflach SiC. Jako krajowa firma zajmująca się badaniami i rozwojem, produkcją i usługami platformowymi w zakresie węglika krzemu, linia produktów Tyco Tianrun obejmuje podstawowe produkty technologiczne, produkty do formowania z węglika krzemu oraz różnorodne zestawy rozwiązań przemysłowych.

Obecnie do masowej produkcji wprowadzono urządzenia z węglika krzemu firmy Tyco Tianrun z serii 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 i inne produkty.I wprowadził na rynek dwie diody z węglika krzemu przeznaczone do szybkiego ładowania układów PFC, jakość produktu jest w pełni porównywalna z zaawansowanym poziomem przemysłu międzynarodowego.

Tyco Tianrun promuje urządzenia zasilające SiC w coraz szerszym zakresie zastosowań poprzez wspólną eksplorację i prace rozwojowe z partnerami z branży, instytutami naukowo-badawczymi oraz ekspertami krajowymi i zagranicznymi.

Założona w 2014 roku firma Mepson Semiconductor to kompleksowa firma przemysłowa, integrująca badania i rozwój, projektowanie, produkcję, sprzedaż i serwis. Jest to ogólnokrajowe przedsiębiorstwo high-tech, specjalizujące się głównie w tranzystorach mocy MOS, tranzystorach MOS średniego i niskiego napięcia, tranzystorach MOS z superzłączami, tranzystorach MOS z węglika krzemu, diodach z węglika krzemu oraz innych seriach produktów.

Mepsen Semiconductor koncentruje się na projektowaniu, rozwoju, testowaniu i sprzedaży produktów z zakresu urządzeń mocy opartych na zaawansowanych strukturach planarnych VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS i innych procesach. Biorąc za cele rynkowe elektronikę użytkową, przemysł, nowe sektory energetyczne itp., dążymy do stania się firmą światowej klasy w zakresie komponentów mocy.

Rozumie się to jakoMepson wprowadza na rynek diody z węglika krzemu do układów PFCz rezystancją napięciową 650 V i odpornością temperaturową 175 stopni, wszedł teraz doMOMAXorazREMAXKlienci jednogłośnie docenili wydajność łańcucha dostaw dwóch znanych marek akcesoriów.

SGKS Sen Guoke

Firma Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd. została założona w listopadzie 2013 roku i jest firmą zajmującą się projektowaniem półprzewodników bez fabryk. Siedziba firmy znajduje się w Parku Ekologicznym Nauki i Technologii w dzielnicy Nanshan w Shenzhen. Posiada ona centra badawczo-rozwojowe i operacyjne w Shenzhen i Chengdu.

Od momentu powstania, Senguoke wprowadziło na rynek serię układów Vision-ADAS (Advanced Assisted Driving), rejestratory AI oraz układy zasilania, które znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym i elektronice użytkowej. W 2018 roku firma rozpoczęła inwestycje w rozwój układów napędowych silników i układów zasilania SiC. W 2020 roku produkty te zaczęły zdobywać coraz większą popularność na rynku.

Senguoke dostarcza kompleksowe rozwiązania systemowe i chipowe na rynki takie jak rejestratory 4G, ADAS i inteligentne dzwonki do drzwi typu cat-eye, zapewniając klientom kompleksowe usługi i tworząc więcej możliwości dla partnerów z wyższego i niższego szczebla.

PY Pingwei

Chongqing Pingwei Industrial Co., Ltd. to firma zajmująca się produkcją półprzewodników mocy IDM, integrująca projektowanie, pakowanie i testowanie układów scalonych, a także usługi testowania aplikacji i niezawodności. Bazując na półprzewodnikach mocy jako fundamencie przemysłowym, firma stworzyła platformy rozwoju produktów, produkcji i testowania dla takich dziedzin rynku, jak inteligentne terminale, sterowanie przemysłowe, Internet Rzeczy, pojazdy zasilane nowymi źródłami energii, komunikacja 5G, sprzęt AGD, internet satelitarny, elektronika bezpieczeństwa, ekologiczne oświetlenie itp., oferując niezawodne urządzenia mocy średniego, niskiego i wysokiego napięcia, moduły oraz inne produkty i rozwiązania systemowe.

Pingwei znajduje się w Parku Przemysłowym Liangping w Chongqing i specjalizuje się w produkcji różnorodnych urządzeń półprzewodnikowych, w tym diod prostowniczych, diod szybkiego odzyskiwania, diod TVS, diod Zenera, diod Schottky'ego, mostków prostowniczych, tranzystorów MOSFET, tranzystorów IGBT, synchronicznych urządzeń prostowniczych, urządzeń SiC i GaN itp. Zajmuje powierzchnię 240 000 metrów kwadratowych, posiada zarejestrowany kapitał w wysokości 350 milionów juanów i całkowitą inwestycję przekraczającą 1.5 miliarda juanów.

Firma posiada 45 linii produkcyjnych do pakowania i 6 linii pilotażowych, a także zbudowała niezależny, sterowany, inteligentny zakład produkcji dyskretnych półprzewodników. Rocznie produkuje i sprzedaje 20 miliardów różnych półprzewodników mocy. Jest największym kompleksowym dostawcą półprzewodników mocy do zasilania w Chinach.

Zastosowanie układu prostownika PFC do szybkiego ładowania PD o dużej mocy,Pingwei wprowadza na rynek diodę z węglika krzemu PASC0665GG, z zerową charakterystyką odzyskiwania wstecznego/zerową charakterystyką odzyskiwania do przodu, wydajną pracą, wyjątkowo dużą szybkością przełączania i charakterystyką przełączania, na którą nie ma wpływu temperatura.

4. Etui z węglika krzemu do szybkiego ładowania

Dzięki swoim unikalnym właściwościom, węglik krzemu zaczął wyłaniać się jako źródło szybkiego ładowania o dużej mocy i gęstości, a wiele firm produkujących tego typu rozwiązania preferuje je. Charging Head Network dowiedziało się z poprzednich demontażu, że obecnieSzybkie ładowanie Baseus 120 W,Szybkie ładowanie MOMAX 100 W,jak równieżSzybkie ładowanie REMAX 100WJako pierwsza wprowadziła technologię węglika krzemu, dzięki której produkty osiągały większą gęstość mocy.

1,Ładowarka Baseus 2C1A 120W GaN

25 lutego 2020 roku firma Baseus wprowadziła na rynek pierwszą na świecie ładowarkę z azotku galu i węglika krzemu (GaN + SiC), która z powodzeniem przeszła zbiórkę funduszy na platformie Kickstarter. Produkt ten oferuje moc do 120 W i jest wyposażony w wieloportową konfigurację wyjściową 2C1A. Azotek galu (GaN) i węglik krzemu (SiC) zastosowane w ładowarce Baseus Galio 120 W to obecnie najbardziej zaawansowane materiały półprzewodnikowe w elektronice. Ich wysoka częstotliwość pracy zapewnia przewagę w zakresie przesyłu wysokiego napięcia i dużego prądu, co przekłada się na wyższą sprawność, niższe generowanie ciepła i mniejsze rozmiary.

Wiadomo, że ładowarka Baseus Galio 120 W wykorzystuje diodę z węglika krzemu firmy Alpha Power w obwodzie prostownika PFC, model produktu: ACD06PS065G; jest ona sparowana z elementem mocy z nanoazotku galu, a kontroler PFC firmy ON Semiconductor realizuje aktywną korekcję współczynnika mocy.

2,Szybka ładowarka MOMAX 100W 2A2C z azotkiem galu

Ładowarka Momis 100 W z azotku galu 2A2C ma kwadratową i płaską obudowę oraz składane piny. Konstrukcja pinów umożliwia również montaż pinów o innych parametrach, co czyni ją przenośną i odpowiednią do różnych regionów. Ładowarka obsługuje protokoły szybkiego ładowania QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD i PPS, a dwa typy interfejsów umożliwiają podłączanie urządzeń bez potrzeby ładowania (blint plugging), dzięki czemu użytkownicy nie muszą celowo szukać interfejsów szybkiego ładowania, co ułatwia obsługę. Interfejs obsługuje szybkie ładowanie 100 W, 65 W + 30 W oraz Huawei 22.5 W, co jest powszechnie stosowane i niezwykle praktyczne. Produkt jest przenośny i łatwy w obsłudze.

Ładowarka MOMAX wykorzystuje diodę z węglika krzemu Mipurson MSD06065V1, lampę przełączającą z azotku galu Innosec INN650D2 oraz sterownik PFC NXP do aktywnej korekcji współczynnika mocy. Wiadomo, że Mepsen MSD06065V1 to dioda Schottky'ego z węglika krzemu o odporności na napięcie 650 V w obudowie TO252.

3,Szybka ładowarka REMAX 100W 2A2C z azotkiem galu

Ładowarka REMAX 100 W 2A2C z azotku galu ma białą obudowę z matową powierzchnią, a jej ogólny wygląd jest bardzo prosty. Ładowarka jest wyposażona w 4 interfejsy 2A2C i obsługuje wiele popularnych protokołów szybkiego ładowania. Porty USB-C i USB-A oferują moc wyjściową odpowiednio 100 W i 30 W, a także obsługują wiele portów do jednoczesnego szybkiego ładowania, co pozwala na ładowanie laptopów, telefonów komórkowych, tabletów, zasilaczy mobilnych i innych urządzeń.

Firma Charging Head Network, dzięki demontażowi, dowiedziała się, że ta ładowarka ma wbudowany układ podwyższający napięcie PFC i wykorzystuje wysokowydajną architekturę LLC+GaN. Układ podwyższający napięcie PFC wykorzystuje kontroler NXP i diodę Mipurson MSD04065G1 z węglika krzemu oraz lampę przełączającą Innosec INN650D2 z azotku galu do prostowania. Mipusen MSD04065G1 to dioda Schottky'ego z węglika krzemu o odporności na napięcie 650 V w obudowie TO252.

Podsumowanie sieci głowicy ładującej

W przypadku tradycyjnych źródeł szybkiego ładowania PD, a zwłaszcza szybkiego ładowania PD o mocy 100 W, wydajność zawsze stanowiła pilny problem dla inżynierów energetyki. Aby zapewnić niezawodność produktu, większość ładowarek musiała poświęcić objętość i dodać radiatory o dużej powierzchni. To również powodowało, że produkt był bardzo duży, a komfort użytkowania pozostawiał wiele do życzenia; sytuacja ta nie uległa poprawie aż do oficjalnego wprowadzenia na rynek półprzewodników trzeciej generacji w segmencie zasilania konsumenckiego.

Spośród 100-watowych produktów do szybkiego ładowania, węglik krzemu i azotek galu to najlepsze partnerzy. Są one stosowane razem do wzmocnienia PFC i prostowania w przedniej części zasilacza. W porównaniu z tradycyjnymi urządzeniami krzemowymi, pozwala to nie tylko na poprawę wydajności, aby uzyskać efekt sylwetki bieguna, ale także na wykorzystanie jego wysokiej częstotliwości do zmniejszenia objętości cewki wzmacniającej, co poprawia ogólną gęstość mocy produktu.

Wraz ze wzrostem liczby urządzeń o dużej mocy, rośnie również zapotrzebowanie rynku na małe, wydajne, wieloportowe szybkie ładowarki. Z jednej strony promuje to architekturę zasilania od konwencjonalnych ładowarek QR do…Wysokowydajny PFC+LLCZ drugiej strony, transformacja pogłębiła również zależność źródeł szybkiego ładowania od półprzewodników trzeciej generacji. Węglik krzemu ma szersze perspektywy zastosowania w obszarze zasilaczy konsumenckich.

Jako ważna gałąź półprzewodników trzeciej generacji, węglik krzemu był już wcześniej wprowadzany do produkcji przez wielu producentów. Tym razem kraj uwzględnił półprzewodniki trzeciej generacji w XIV Planie Pięcioletnim, co stanowi wyjątkową okazję do rozwoju węglika krzemu.

Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł został przedrukowany z „Charging Head”, organizacji wspierającej ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia przedruku.