氮化镓（GaN）的快充原理

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现在谈到氮化镓用于快充的原因，一般媒体都会笼统的泛泛而谈，什么氮化镓具有禁带宽度大导致电阻低，开关频率高、耐高温等特性，所以适合快速充电头，当然了，如果大家可以背下来这句话，也算是半个半导体投资专家了。至于为什么氮化镓能够实现快充，如果像知其然，还想知其所以然，可以认真阅读完本篇文章。

为什么氮化镓快速充电头能够实现体积小功率大的特性？首先我们来看一下手机充电的基本过程，我们的市电，也就是接线板输出的电，电压220v，频率50赫兹，要经过一序列的交流/直流变换、频率变换和电压变换，才能够变成适合于手机充电用的低压直流电，比如以前用的5V，现在的快充是9v、12v甚至20v，再配合大电流，才能够成就65瓦、100瓦的高充功率。

首先220V的市电经过整流器桥变成330V的直流，然后将直流电变频，变成高频交流电，经过变压器线圈，利用电磁感应原理变成低压交流电，在经过整流桥，输出低压直流电给手机供电，这就是手机充电的全过程概括。一般而言，输出功率越大充电头或者适配器的体积就会越大，比如我们笔记本的适配器就要比手机的充电头大一圈，电动自行车的充电器就更大了，新能源汽车直接变成了充电桩了。我们一般用功率密度来衡量这一指标，输出功率除以充电头的体积，来衡量一个充电头的充电效率，体积大的原因有两个，一个是为了散热，功率越大发热量就会越严重，就越需要宽敞的空间进行散热；另外一个是为了跟内部的元器件的体积相匹配，特别是变压器的体积，变压器越大充电头就需要做的越大，那么我们来看一下，氮化镓的这些特性是如何跟小体积大功率匹配的。

我们都知道氮化镓有三大应用领域：LED、功率器件和射频器件，用于快充的主要是氮化镓功率器件。所谓功率器件可以理解为一个开关，电源管理芯片配合着功率器件，可以理解为一个可以高频率控制电路导通和闭合的开关，我们接下来把氮化镓功率器件的特性和充电电路的功能一一匹配来分析一下，来看一看为什么氮化镓能够实现小体积大功率。

首先，氮化镓耐高温，氮化镓元器件可以承受较高的温度，某种程度上可以让充电头承受更高的温度，做的更紧凑一些。第二，氮化镓导通电阻低，这一点怎么理解呢？也就是导通的时候损耗会比较低，那损耗去哪里了呢？用于发热，这也是很多充电头在充电过程当中会变烫的原因之一，所以氮化镓功率器件的电路发热量就少了，可以避免充电过程中过热的情况发生，更加安全，也可以让充电头制造的更加紧凑一些。第三，氮化镓频率更高，能够产生高频交流电，变压器在变压的时候本质上是利用了电磁感应原理，两组线圈，要输出的电动势跟电流频率和线圈的匝数是正比的，要提高输出电压在频率遇到瓶颈的情况下，线圈的匝数就需要增加，然后变压器的体积就会变大，变压器是充电器当中体积最大的元器件之一，这也是很多高功率的充电器体积较大的最核心原因，但是如果采用了氮化镓器件就可以提高充电频率，避免线圈匝数过大，导致充电头的体积过大了。

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