打造高效率USB PD充電器 氮化鎵(GaN)是解方

荷蘭商包爾英特台灣分公司工程應用經理吳建益。

USB Power Delivery(USB PD)是USB開發者論壇發布的USB充電標準與技術，主要是為了解決過去各種行動裝置如筆記型電腦、手機的充電介面各行其是，導致市面上所有充電器皆無法跨品牌相容的問題，且USB PD讓所有充電、資料傳輸用一條線就能完成，在這個協定基礎上，電源業者持續發展電源效率更高、溫度更低、尺寸更小的充電器，而氮化鎵(GaN)正是解方。

與矽相比，氮化鎵擁有顯著的效率和尺寸優勢，一般預料在許多電源應用中，矽電晶體將快速轉換為氮化鎵，對此，荷蘭商包爾英特(Power Integrations；PI)是積極的推動者，對於氮化鎵相關技術和元件多有著墨，PowiGaN就是其一。

用GaN開關替換矽電晶體，降低耗電

荷蘭商包爾英特台灣分公司工程應用經理吳建益說明，PowiGaN是Power Integrations自行研發的氮化鎵技術。在Power Integrations高度集成的離線反馳式開關IC中，PowiGaN開關替代一次側的傳統矽電晶體，進而降低開關損耗，和矽元件相比，PowiGaN產品可實現體積更小、重量更輕、效率更高的充電器、適配器和開架式電源。

簡而言之，用GaN開關替換常規高壓矽電晶體，可以降低電流流動期間的傳導損耗，並極大化降低工作時的開關損耗，最終有助於大幅降低電源的能耗，進而提高效率。

PowiGaN不僅在線電壓和整個負載範圍內的效率高達94%，且非常堅固耐用，使其能夠在主電源電壓經常不穩定的區域，強力抵抗線電壓突波和線電壓上升。這項特點讓OEM可以應用在全球使用的單一電源供應器設計。

此外，使用Power Integrations的2.3.4版Power Integrations Expert Online電源設計軟體，工程師可以利用這款基於Web的程式，將規格參數轉換為現成的解決方案，讓設計過程從數天縮減至幾分鐘。

提供100W功率，無需散熱器

Power Integrations推出的PowiGaN產品包括InnoSwitch3-CP、InnoSwitch3-EP、InnoSwitch3-Pro X等，能應用於行動裝置、機上盒、顯示器、家電、網路和遊戲產品的USB PD及高電流充電器/轉換器等高效率返馳式設計，提供不受外部元件影響的精準CV/CC/CP，並可輕鬆連接到快速充電的通訊協定IC。其中，InnoSwitch3-CP最適合恆功率充電，InnoSwitch3-EP最適合開架式電源，InnoSwitch3-Pro則適合可動態控制的電壓及電流。

值得一提的，在封閉式適配器應用中，透過節省空間的InSOP 24D表面接合封裝，可提供高達100W的功率，且無需散熱器。準諧振InnoSwitch3-CP、InnoSwitch3-EP和InnoSwitch3-Pro IC，將一次側功率切換開關、一次側和二次側控制(兩者之間有安全隔離高速連結FluxLink)，以及二次側SR驅動器與回授電路整合在單一表面接合封裝中。

InnoSwitch3的效率和輸出功率，在PowiGaN的技術架構上有了長足的優化，而採用PowiGaN氮化鎵技術的InnoSwitch 3切換開關IC迄今已出貨已達800萬顆，成果耀眼。