In 2020, when most fast charging source manufacturers are still exploring the 65W gallium nitride fast charging market,Baseus, sektörde bir ilk olan 120W galyum nitrür + silisyum karbür hızlı şarj cihazını geliştiren öncü firmadır.. 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.

Daha sonra,MOMAX,REMAXOther manufacturers have followed suit and launched a variety of 100-watt high-power fast charging sources based on silicon carbide, which has also allowed more and more industry insiders and consumers to have a better understanding of silicon carbide.

1. Official announcement: Silicon carbide is included in the 14th Five-Year Plan

13 Mart 2021'de Xinhuanet, "Çin Halk Cumhuriyeti Ulusal Ekonomik ve Sosyal Kalkınma On Dördüncü Beş Yıllık Planı ve 2035 İçin Uzun Vadeli Hedeflerin Ana Hatları"nı yayınladı. "Entegre devreler" alanında silisyum karbür,galyum nitridlerSemiconductors with wide bandgaps must be developed.

Silisyum karbür ve galyum nitrür, her ikisi de üçüncü nesil geniş bant aralıklı yarı iletken malzemelerdir. "14. Beş Yıllık Plan"da aday gösterilebilmeleri, önemlerinin ulusal düzeye yükseldiğini göstermektedir. Ülkenin yardımıyla, üçüncü nesil yarı iletkenlerin geliştirilmesi için uygun bir ortamın hızla oluşturulacağına ve gelecek vaat eden перспектиflere sahip olduğuna inanıyorum.

2. Advantages of silicon carbide for fast charging

Silicon carbide (SiC) is a compound of carbon and silicon. Silicon carbide single crystal material currently uses the physical vapor transport (PVT) method. At high temperatures exceeding 2000°C, carbon powder and silicon powder are decomposed into atoms through high temperature, and are deposited on the silicon carbide seed crystal through temperature control to form silicon carbide crystals.

Üçüncü nesil bir yarı iletken malzeme olan silisyum karbür (SiC), silisyumdan (Si) daha yüksek dielektrik kırılma dayanımına, daha hızlı doymuş elektron sürüklenme hızına ve daha yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Bu nedenle, yarı iletken cihazlarda kullanıldığında, silisyum karbür cihazlar yüksek dayanım gerilimi, yüksek hızlı anahtarlama, düşük açık direnç ve yüksek verimlilik gibi özelliklere sahip olup, enerji tüketimini ve sistem boyutunu azaltmaya yardımcı olur.

Silisyum karbür, elektrikli araçlarda, invertörlerde, raylı sistemlerde, güneş enerjisinde, rüzgar enerjisinde, tüketici güç kaynaklarında ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda, USB PD hızlı şarj teknolojisinin yaygınlaşması ve galyum nitrür teknolojisinin olgunlaşmasıyla birlikte, yüksek güçlü hızlı şarj kaynağı pazarı giderek ortaya çıkmıştır. Silisyum karbür diyotlar da tüketici güç kaynağı pazarında yer almaya başlamış ve çeşitli yüz watt'lık yüksek güçlü hızlı şarj tedarik zincirlerine girerek, hızlı şarj kaynaklarının daha yüksek verimlilik ve daha küçük boyut elde etmesine yardımcı olmuştur.

Charging Head Network, yüksek güçlü hızlı şarj kaynak ürünleri arasında şunların bulunduğunu öğrendi:Silisyum karbür diyotlar esas olarak PFC aşaması yükseltme doğrultma işleminde kullanılır.Galyum nitrür güç cihazlarıyla eşleştirildiğinde, PFC seviyesinin çalışma frekansı geleneksel hızlı şarjda 100 kHz'den azdan 300 kHz'e çıkarılabilir, böylece yükseltici indüktörün hacmi azaltılabilir, yüksek güç yoğunluğu tasarımı elde edilebilir ve güç kaynağının verimliliği de büyük ölçüde artırılabilir.

Anahtarlamalı güç kaynaklarında, doğrultma işleminden sonra büyük kapasiteli filtre kondansatörlerinin kullanılması nedeniyle kapasitif bir yük oluşur. Kondansatör şarj ve deşarj olduğunda, güç şebekesinde çok sayıda yüksek dereceli harmonik üretilir ve bu da kirliliğe ve parazite neden olur. Bu nedenle, anahtarlamalı güç kaynaklarına güç faktörü düzeltme (PFC) devreleri eklenmeye başlandı. 75W'tan fazla güce sahip anahtarlamalı güç kaynaklarının, güç faktörünü iyileştirmek ve yük özelliklerini düzeltmek için PFC devreleri eklemesi gerekmektedir.

Güç faktörü düzeltmesi (PFC) iki tipe ayrılır: pasif ve aktif. Pasif tip, seri kompanzasyon için büyük bir indüktör kullanır. Başlıca dezavantajları büyük boyutu ve düşük verimliliğidir. Son yıllarda yarı iletken cihazların hızlı gelişimiyle birlikte, pasif PFC tamamen aktif PFC ile değiştirilmiştir. Aktif PFC, bir PFC kontrolcüsü, anahtarlama tüpü, indüktör ve diyot kullanarak bir yükseltme devresi oluşturur. Küçük boyutu, geniş giriş voltaj aralığı ve iyi güç faktörü kompanzasyon etkisi gibi avantajlara sahiptir.

Bu nedenle, silisyum karbür, tüketici güç kaynakları alanında giderek daha fazla ilgi çekmekte ve yüksek güçlü hızlı şarj ürünlerinin temel rekabet gücü haline gelmektedir.

3. Hızlı şarj pazarındaki silisyum karbür tedarikçileri

Charging Head Network learned through research that there are currently five suppliers of silicon carbide on the market that can be used in the field of high-power USB PD fast charging sources, namely Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke and PY Pingwei.

The following rankings are in no particular order and are only sorted alphabetically by brand for the convenience of readers.

Alfa Güç Çözümleri

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, silikon levha dökümhanesinde 6 inçlik silikon karbür levhaların başarılı bir şekilde deneme üretimini gerçekleştiren ilk yerli şirket; silikon karbür diyot üretiminde İnceltme Teknolojisini benimseyen ilk yerli şirket; kendi patentli JBS mimarisine (Buffer JBS) sahip ilk yerli şirket; ve ürün performansı ve kalitesi açısından uluslararası üreticilerle aynı seviyede olan ilk yerli silikon karbür cihaz tedarikçisidir.

Raporlara göreChuangneng Power tarafından piyasaya sürülen silisyum karbür diyot ACD06PS065G, can be used in solar inverters, AC/DC converters, DC/DC converters and uninterruptible power supplies, etc. It is worth mentioning thatCihaz ayrıca, sektörün ilk silisyum karbür + galyum nitrür hızlı şarj cihazının geliştirilmesinde de yer aldı.Bu sayede silisyum karbürün tüketici güç kaynakları alanında resmi olarak ticarileştirilmesi mümkün hale geldi.

Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Beijing) Co., Ltd., Çin'de silisyum karbür (SiC) güç cihazlarının sanayileştirilmesinin savunucularından biridir. Tyco Tianrun, Çin'in yarı iletken güç cihazı üretim endüstrisinin geliştirilmesine kendini adamış olup, küresel güç cihazı tüketicilerine yüksek kaliteli yarı iletken güç cihazı ürünleri ve profesyonel hizmetler sunmaktadır.

Tyco Tianrun owns a complete semiconductor process wafer factory in Beijing.Ve Hunan eyaletinin Liuyang şehrinde 6 inçlik silisyum karbür güç çipi üretim hattı kurdu., 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.

Şu anda Tyco Tianrun'un 650V/2A-100A, 1200V/2A-50A, 1700V/5A-50A, 3300V/0.6A-50A ve diğer silisyum karbür cihaz serisi ürünleri seri üretime alınmıştır.Ayrıca, hızlı şarj PFC devrelerine yönelik iki silisyum karbür diyot piyasaya sürdü.Ürün kalitesi, uluslararası sektörün ileri seviyesiyle tamamen karşılaştırılabilir düzeydedir.

Tyco Tianrun, sektördeki diğer firmalar, bilimsel araştırma enstitüleri ve yerli ve yabancı uzmanlarla ortak araştırma ve geliştirme çalışmalarıyla SiC güç cihazlarının daha geniş ve çeşitli uygulama alanlarına yayılmasını sağlamaktadır.

Founded in 2014, Mepson Semiconductor is a complete industrial chain company integrating R&D, design, production, sales and service. It is a national high-tech enterprise and mainly engages in power MOS, medium and low voltage MOS, superjunction MOS, silicon carbide MOS, silicon carbide diodes and other series of products.

Mepsen Semiconductor focuses on the design, development, testing and sales of power device products based on advanced Planar VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS and other process structures. Taking consumer electronics, industrial fields, new energy fields, etc. as market targets, we are committed to becoming a world-class power component company.

Anlaşılan budur kiMepson, PFC devreleri için silisyum karbür diyotlarını piyasaya sürdü., with a voltage resistance of 650V and a temperature resistance of 175 degrees, it has now entered theMOMAXhem deREMAXİki tanınmış aksesuar markasının tedarik zinciri, performansı nedeniyle müşteriler tarafından oybirliğiyle takdir edildi.

SGKS Sen Guoke

Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd., Kasım 2013'te kurulmuş, yarı iletken tasarım ve üretim tesisi olmayan bir şirkettir. Şirketin genel merkezi Shenzhen, Nanshan Bölgesi, Bilim ve Teknoloji Ekolojik Parkı'nda bulunmaktadır ve Shenzhen ile Chengdu'da Ar-Ge ve operasyon merkezleri mevcuttur.

Kuruluşundan bu yana Senguoke, otomotiv ve tüketici elektroniği sektörlerinde yaygın olarak kullanılan Vision-ADAS (Gelişmiş Sürüş Destek Sistemleri), yapay zeka kayıt cihazları ve güç kaynağı serisi çiplerini piyasaya sürdü. Şirket, 2018 yılında motor sürücü çipleri ve SiC güç cihazlarının geliştirilmesine yatırım yapmaya başladı. 2020 yılında ise ürünler piyasada kendine yer edinmeye başladı.

Senguoke, 4G kayıt cihazları, ADAS ve akıllı kapı zilleri gibi pazarlarda genel çip ve sistem çözümleri sunarak müşterilerine tek elden hizmet sağlıyor ve yukarı ve aşağı yönlü ortaklar için daha fazla fırsat yaratıyor.

PY Pingwei

Chongqing Pingwei Industrial Co., Ltd., çip tasarımı, paketleme ve test, uygulama ve güvenilirlik testi hizmetlerini entegre eden bir güç yarı iletken IDM ürün şirketidir. Güç yarı iletken cihazlarını endüstriyel temel olarak kullanan şirket, akıllı terminaller, endüstriyel kontrol, Nesnelerin İnterneti, yeni enerji araçları, 5G iletişim, ev aletleri, uydu interneti, güvenlik elektroniği, yeşil aydınlatma vb. pazar alanları için ürün geliştirme, üretim ve test platformları kurmuş olup, yüksek güvenilirlik sağlayan orta-düşük ve yüksek voltajlı güç cihazları, modüller ve diğer ürün ve sistem çözümleri sunmaktadır.

Pingwei, Chongqing'deki Liangping Sanayi Parkı'nda yer almakta olup, doğrultucu diyotlar, hızlı toparlanma diyotları, TVS, Zener diyotlar, Schottky diyotlar, doğrultucu köprüler, MOSFET'ler, IGBT'ler, senkron doğrultucu cihazlar, SiC ve GaN cihazları vb. dahil olmak üzere çeşitli yarı iletken cihazların üretiminde uzmanlaşmıştır. 240,000 metrekarelik bir alanı kapsayan şirketin kayıtlı sermayesi 350 milyon yuan olup, toplam yatırımı 1.5 milyar yuanı aşmaktadır.

Şirketin 45 ambalaj üretim hattı ve 6 pilot üretim hattı bulunmakta olup, bağımsız olarak kontrol edilebilen akıllı yarı iletken üretim atölyesi kurmuştur. Yılda 20 milyar adet çeşitli güç yarı iletken cihazı üretip satmaktadır. Çin'de güç kaynaklarını destekleyen güç yarı iletken cihazlarının en büyük kapsamlı tedarikçisidir.

Yüksek güçlü PD hızlı şarj için PFC doğrultucu devre uygulaması,Pingwei, PASC0665GG silisyum karbür diyotunu piyasaya sürdü.Sıfır ters toparlanma/sıfır ileri toparlanma özelliklerine, verimli çalışmaya, son derece hızlı anahtarlama hızına ve sıcaklıktan etkilenmeyen anahtarlama özelliklerine sahiptir.

4. Silisyum karbür hızlı şarj kutusu

Eşsiz özellikleriyle silisyum karbür, yüksek güçlü, yüksek yoğunluklu hızlı şarj kaynağı olarak öne çıkmaya başladı ve birçok hızlı şarj kaynağı şirketi tarafından tercih ediliyor. Charging Head Network, önceki söküm işlemlerinden şu anda birçok firmanın bu malzemeyi kullandığını öğrendi.Baseus 120W hızlı şarj,MOMAX 100W hızlı şarj,Hem deREMAX 100W hızlı şarjSilisyum karbür teknolojisini ilk kullanan firma oldu ve bu sayede ürünler daha yüksek güç yoğunluğuna ulaşabildi.

1,Baseus 2C1A 120W GaN charger

25 Şubat 2020'de Baseus, dünyanın ilk galyum nitrür + silisyum karbür (GaN + SiC) şarj cihazını piyasaya sürdü ve Kickstarter'da başarılı bir şekilde kitlesel fonlama kampanyası başlattı. Bu ürün, 120W'a kadar güç kapasitesine sahip olup, 2C1A çoklu port çıkış konfigürasyonu ile donatılmıştır. Baseus Galio 120W şarj cihazında kullanılan galyum nitrür (GaN) ve silisyum karbür (SiC), şu anda en gelişmiş elektronik yarı iletken malzemelerdir. Yüksek frekans özellikleri, yüksek voltaj ve büyük akım iletiminde avantajlara sahiptir; bu da daha yüksek verimlilik, daha düşük ısı üretimi ve daha küçük boyut elde edilebileceği anlamına gelir.

Baseus Galio 120W şarj cihazının, PFC doğrultucu devresinde Alpha Power'dan bir silisyum karbür diyot (ürün modeli: ACD06PS065G) kullandığı; nano-galyum nitrür güç cihazıyla eşleştirildiği ve ON Semiconductor PFC kontrol cihazının aktif güç faktörü düzeltmesi gerçekleştirdiği anlaşılmaktadır.

2,MOMAX 100W 2A2C galyum nitrür hızlı şarj cihazı

Momis 100W 2A2C galyum nitrür şarj cihazı, kare ve düz bir gövdeye sahip olup katlanabilir pinlerle donatılmıştır. Pin tasarımı sayesinde, farklı özelliklerdeki pinlerin de takılmasına olanak tanıyarak taşınabilir ve çeşitli bölgeler için uygun hale gelir. Şarj cihazı QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD ve PPS hızlı şarj protokollerini destekler ve iki arayüz tipi de kör takmayı destekleyecek şekilde tasarlanmıştır, böylece kullanıcıların hızlı şarj arayüzlerini özellikle aramalarına gerek kalmaz, kullanımı kolaylaştırır. Arayüz, 100W, 65W+30W ve Huawei 22.5W hızlı şarjı destekler, bu da geniş bir destek yelpazesi ve yüksek pratiklik sağlar. Ürün tamamen taşınabilir ve kullanımı kolaydır.

MOMAX'ın şarj cihazı, aktif güç faktörü düzeltmesi için Mipurson MSD06065V1 silisyum karbür diyot, Innosec INN650D2 galyum nitrür anahtarlama tüpü ve NXP PFC kontrol ünitesi kullanmaktadır. Mepsen MSD06065V1'in TO252 paketinde 650V gerilime dayanıklı silisyum karbür Schottky diyot olduğu anlaşılmaktadır.

3,REMAX 100W 2A2C gallium nitride fast charging charger

REMAX 100W 2A2C galyum nitrür şarj cihazı, mat yüzey işlemine sahip beyaz bir gövdeye sahiptir ve genel görünümü oldukça sadedir. Şarj cihazı toplam 4 arayüze (2A2C) sahiptir ve çeşitli yaygın hızlı şarj protokollerini destekler. USB-C portu ve USB-A portu sırasıyla 100W ve 30W tek port maksimum çıkış gücüne sahiptir ve aynı anda birden fazla porttan hızlı şarjı destekleyerek dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları, tabletler, taşınabilir güç kaynakları ve diğer cihazların şarj ihtiyaçlarını karşılayabilir.

Charging Head Network learned through disassembly that this charger has a built-in PFC boost circuit and adopts LLC+GaN high-performance architecture. The PFC boost part uses an NXP controller, and selects Mipurson MSD04065G1 silicon carbide diode and Innosec INN650D2 gallium nitride switch tube for rectification. Mipusen MSD04065G1 is a 650V voltage-resistant silicon carbide Schottky diode in TO252 package.

Şarj kafası ağının özeti

Among traditional PD fast charging sources, especially 100-watt high-power PD fast charging, efficiency has always been an urgent problem for power engineers to solve. In order to achieve product reliability, most chargers have to sacrifice volume and add large-area heat sinks. This also made the product very bulky and the user experience was not perfect; this situation was not alleviated until the third generation semiconductors were officially commercialized in the consumer power field.

Among 100-watt high-power fast charging products, silicon carbide and gallium nitride are the best partners. They are used together for PFC boosting and rectification in the front-end of the power supply. Compared with traditional silicon devices, not only can the efficiency be improved to achieve the effect of a pole silhouette, but its high-frequency characteristics can be used to reduce the volume of the boost inductor, thereby improving the overall power density of the product.

As the number of high-power devices continues to increase, the market's demand for small-sized, high-power multi-port fast charging is also becoming stronger. On the one hand, it promotes the power architecture from conventional QR toYüksek performanslı 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.

Üçüncü nesil yarı iletkenlerin önemli bir dalı olan silisyum karbür, daha önce birçok üretici tarafından üretime sokulmuştu. Bu kez ülke, üçüncü nesil yarı iletkenleri 14. Beş Yıllık Plan'a dahil ederek silisyum karbürün gelişimi için nadir bir fırsat yakaladı.

Disclaimer: This article is reproduced from "Charging Head", which supports the protection of intellectual property rights. Please indicate the original source and author of the reprint. If there is any infringement, please contact us to delete it.