GaN占据手机快充市场半壁江山，SiC该如何加入其中？

电子发烧友网报道（文/李诚）氮化镓快充技术已非常成熟，快充市场被彻底激活，消费电子配件市场不断迭代更新。GaN是一种宽禁带半导体，具有高功率密度、高频率、低能耗、宽禁带等特点，被广泛应用于通信基站、快速充电器、新能源汽车领域中。SiC也是宽禁带半导体的一种，具有饱和电子漂移速度快、介电击穿强度大、热导率高、耐高压，开关频率快、导通电阻低、转换效率高等特点。

氮化镓在消费类电子产品手机充电器、笔记本电源适配器领域已为“常客”，同属于第三代功率半导体新秀的碳化硅部分性能与氮化镓十分相似，那么SiC能否应用于手机快充上？在快充上又有何表现？

快充性能要求

功率密度即转换器输出功率除以所占用的面积，现在很多设备都在追求较高的功率密度，快充也一样，尽可能的提高功率密度，在相对较小的空间里实现更大的输出功率。从而减小快充充电器体积，方便携带。

热性能，快充充电器对元器件热性能有着较高的要求，充电器在工作中进行功率转换，元器件温度随工作的时长增加而增加。SiC具有良好的热导率，能够有效散热且导通电阻低、耐高温。

倍思首发！百瓦快充应用GaN+SiC结构

国内手机市场一片红海，对手机配件的需求不断增多，Baseus（倍思）就是众多消费类电子配件厂商中的一员，2011年倍思正式成立，主要是对消费类电子配件进行研发、生产。

2020年2月25日，倍思推出了全球首款以氮化镓+碳化硅为内核的快充充电器，该充电器支持两个Type-C和一个USB口同时输出，最大输出功达120W。此款充电器内部采用PFC+LLC的电路架构，通过PFC升压为LLC开关供电，开关电源经过同步整流后输出。

碳化硅在充电器中主要以二极管的形式存在，碳化硅二极管在大功率充电设备中主要是配合PFC控制器和驱动芯片对功率因素进行校正。碳化硅与氮化镓的配合，可将PCF的工作频率从100KHz有效提升至300KHz，进一步压缩电感元件体积，减小空间占比，提高功率密度、电源效率。

泰科天润百瓦碳化硅快充方案

泰科天润是中国碳化硅功率器件产业化的倡导者之一，致力于国产半导体功率器件的发展。泰科天润在快充方面分别为100W、120W、200W快充给出了解决方案。

G5S06506QT主要应用于泰科天润200W快充方案中，该快充方案是由氮化镓开关器件+碳化硅二极管的形式结合PFC+LLC的电路架构组成。据官方显示使用这一方案的PFC电路开关频率可达200kHz，LLC电路开关频率可达170~250 kHz，能够有效提升整机效率至95.4%。使用G5S06506QT与使用Si二极管的体积相比，体积大大减小，功率密度得到显著提升。

G5S06506QT最高耐压为650V，额定电流为6A，工作环境温度范围在－55℃~175℃可满足一般非恶劣环境下。该碳化硅二极管可极大地降低开关损耗，与其他器件并联是不会出现热崩溃现象，热导率良好，能满足一般散热需求，减少对散热片的依赖。该碳化硅肖特基功率二极管适用于SMPS、PFC、电机驱动、UPS、电动汽车等领域。

芯干线200W氮化镓+碳化硅快充方案

芯干线是一家专注于研发宽禁带功率半导体的公司，公司主要产品三个系列，分别为650V氮化镓功率器件系列、650V碳化硅二极管系列和1200V的碳化硅二极管系列，并提出了200W氮化镓+碳化硅适配器方案。该方案的电路拓扑架构为PFC+LLC，PFC电路采用了芯干线自家的650V氮化镓功率器件及XD6504 650V/4A碳化硅二极管，主控芯片采用了安森美的NCP1616A1。LLC电路采用两颗自家的650V氮化镓功率器件，LLC主控采用安森美NCP13992AB。该方案固定输出电压为20V，满载效率达95%以上，功率密度为1.54W/cm?。

XD6504碳化硅二极管最高耐压值为650V，额定电流为4A~6A，额定电流随温度升高而减小。可在－55℃~175℃的环境下工作，该氮化硅二极管具有零反向恢复电荷、散热效果好、高效等特点，可应用于5G基站电源、PD快充适配器、电机驱动、太阳能逆变器等。

总结

碳化硅主要应用于逆变器、车载充电器、轨道交通、消费类电子电源适配器等领域。随着大功率手机快充的兴起，碳化硅逐渐进入大家视野，成为大功率快充设备元器件中的一份子，并提高了快充的功率密度、转换效率、减了小产品体积。氮化镓+碳化硅的快充结构能将充电功率大幅度的提升。