RAVPower公司的RP-PC104-W氮化镓45w USB C电源输送充电器内置NavitasgydF4y2Ba

发布时间:2019年2月7日gydF4y2Ba
合着者:Sinjin迪克森沃伦博士gydF4y2Ba

RAVPower RP-PC104 USB-C充电器gydF4y2Ba

图1 - RAVPower RP-PC104 USB-C充电器gydF4y2Ba

650伏特氮化镓(GaN)大功率高电子迁移率晶体管(HEMT)的主要应用可能是紧凑、可移动、USB-C快速充电器。在互联网上搜索“GaN笔记本充电器”,可以发现一些公司正在瞄准这个市场,包括RAVPower、Anker、FINsix和Made in Mind (Mu One)。RAVPower RP-PC104 USB-C充电器,如图1所示,目前正在量产。gydF4y2Ba

氮化镓一直是电力电子技术的研究和开发的重点了好几年。这是由于物理性能在理论上允许GaN晶体管超过硅功率MOSFET的性能规格,在击穿电压方面,通态电阻(RgydF4y2BaDS,ONgydF4y2Ba),栅极电容(QgydF4y2BaggydF4y2Ba),以及其它的性能参数。主要的挑战一直以合理的价格获得高质量的GaN衬底。散装GaN晶片非常昂贵,仅可达到直径2” 。GaN外延层可在碳化硅(SiC)上生长,但成本也高了此方法。gydF4y2Ba

最近,在硅基板上生长具有器件质量的氮化镓已经成为可能,这允许形成横向晶体管结构,但不允许形成垂直晶体管。成本合理的GaN-on-Si在市场上尤其具有破坏性,因为它使传统的硅加工工具能够用于处理GaN-on-Si晶片。gydF4y2Ba

2016年,Chipworks(现更名为TechInsights)分析了gydF4y2BaAvogy Zolt笔记本电脑充电器gydF4y2Ba,这是在当时认为是基于GaN技术。令我们惊讶的是,我们发现Zolt可能包含由Cree制造的SiC晶片。随后PntPower.com博客讨论gydF4y2BaAvogy和Finsix把SiC放进充电器的4个原因gydF4y2Ba。从本质上讲,虽然氮化镓在理论上比碳化硅更好,但在2016年,可靠的600v氮化镓技术还没有批量生产。虽然SiC更贵,但它是可用的,并且可以工作,而且它是当时建造一个工作紧凑的充电器的最佳选择。据PntPower.com报道,FINsix也在他们的飞镖充电器中使用了SiC。gydF4y2Ba

RAVPower RP-PC104 USB-C充电器主PCBgydF4y2Ba

图2 - RAVPower RP-PC104 USB-C充电器主PCBgydF4y2Ba

RAVPower RP-PC104-W充电器gydF4y2Ba

TechInsights最近购买了RAVPower的RP-PC104-W充电器。我们的拆解发现,它包含两个Navitas NV6115 gan基电源IC,如图2中的黄色盒子所示,它们安装在主PCB上。这是我们实验室分析的第一个已知含有氮化镓动力技术的商业产品。根据数据表NV6115是650 V GaNFast电源IC 170ΩRgydF4y2BaDS,ONgydF4y2Ba和2兆赫的工作频率。gydF4y2Ba

表1给出了设计中标发现RAVPower RP-PC104-W内的完整列表。除了这些IC是在RP-PC104-W包含几个大型电容器和电感器。gydF4y2Ba

生产商名称gydF4y2Ba 零件号gydF4y2Ba 设备类型gydF4y2Ba
Navitas半导体gydF4y2Ba NV6115gydF4y2Ba 氮化镓功率集成电路gydF4y2Ba
二极管公司gydF4y2Ba MSB30MgydF4y2Ba 电力整流器gydF4y2Ba
先锋国际gydF4y2Ba VS3506AEgydF4y2Ba P沟道FETgydF4y2Ba
Silicon Laboratories公司gydF4y2Ba Si8610BB-B-ISgydF4y2Ba 数字隔离器gydF4y2Ba
EverlightgydF4y2Ba EL1018-GgydF4y2Ba 光隔离器gydF4y2Ba
德州仪器(TI)gydF4y2Ba UCC28780RTEgydF4y2Ba UCC28780高频有源钳位反激式控制器gydF4y2Ba
英飞凌gydF4y2Ba BSC098N10NS5gydF4y2Ba 功率场效应晶体管gydF4y2Ba
Weltrend半导体gydF4y2Ba WT6615FgydF4y2Ba USB电源传输(PD)控制器gydF4y2Ba

表1 - RAVPower RP-PC104中标设计gydF4y2Ba

Navitas NV6115包装顶部gydF4y2Ba

图3 - 纳维NV6115包顶级gydF4y2Ba

Navitas NV6115包装底部gydF4y2Ba

图4 - 纳维NV6115包装袋的底部gydF4y2Ba

Navitas NV6115包装gydF4y2Ba

纳维NV6115设有5.0毫米×6.0毫米X0.85毫米厚四方扁平无引线(QFN)封装,在图3的封装示出了背面上具有较大的源显示和漏极端子,以及用于功率独立的引脚(VDD),接地线(VCC),脉冲宽度调制输入(PWM)和VDD设定电压(DZ),在图4上的封装的底侧示出。gydF4y2Ba

Navitas NV6115包装x光片gydF4y2Ba

图5 - 纳维NV6115包X射线gydF4y2Ba

图5是Navitas NV6115的顶部侧面平面图x光片。源和漏引脚连接是用多根导线连接GaN模具。VCC接地,PWM, VDD电源和DZ连接是电线粘结到模具与单一电线。gydF4y2Ba

Navitas NV6S006 R00模具gydF4y2Ba

图6 - 纳维NV6S006 R00模具gydF4y2Ba

图6示出一个高分辨率的照片的氮化镓上的硅管芯的,与NV6S006 R00模具标记,即纳维NV6115包内找到。所述模具的中心部分包​​含高电子迁移率晶体管(HEMT)的门阵列。gydF4y2Ba

Navitas NV6S006 R00模具一般结构gydF4y2Ba

图7 - Navitas NV6S006 R00模具总体结构gydF4y2Ba

在我们的实验室对NV6S006 R00模具进行了截面分析。图7显示了模具的总体结构,在GaN-on-Si衬底上形成了两层铝互连金属。金属0层用于形成晶体管源、漏极连接和栅极。另一金属层用于形成从栅极延伸到晶体管漏极连接的金属屏蔽。gydF4y2Ba

TechInsights的最近已完成gydF4y2Ba一个相关的纳维装置的分析gydF4y2Ba中,NV6117,附带相同的5×6mm的QFN封装,但设有一个下部120毫欧gydF4y2BaRDS,ONgydF4y2Ba。此装置的详细分析可通过TechInsights的gydF4y2Ba功率半导体元件订阅gydF4y2Ba。我们的分析发现,NV6117芯片具有基于HEMT控制电路。纳维声称自己是第一到市场与GaN功率IC用的逻辑,模拟和功率的集成到单个的GaN IC。gydF4y2Ba

这UBS-C充电器Navitas教育市场渗透战略的一个典型例子。他们设计的GaN芯片与驱动程序,一些控制,但主要是保护系统的集成使他们的设备易于集成。售后市场消费电源厂商不具备的功率电子设计师的军队了。该转换器具有一个相当标准的拓扑结构并没有在过去的5年多的发展。制造商将需要招募新的人才工程,以重建一个电源转换器的设计工作队,并能够快速释放基于GaN的电源。纳维教育已经很好地理解的情况,所以他们提出了一个完整的应用程序设计,愿与很少或没有调整实现。The Active Clamp Flyback is part of the design they have proposed, and it has probably been sold to several consumer power supply makers like Anker, Aukey, Made in Mind, etc. Navitas facilitates the designer’s job as much as possible, enabling them to sell their products. It seems to be a winning strategy to kickstart GaN production and Navitas revenues.

你可能也有兴趣阅读我们最近在gydF4y2Ba意法半导体BCD92gydF4y2Ba处理。gydF4y2Ba

TechInsights对本文中引用的RAVPower RP-PC104 USB-C充电器的完整分析已经包含在我们新的Power半导体认购中。gydF4y2Ba

该认购的目的是提供访问我们的功率半导体市场的新技术,包括氮化镓,碳化硅,硅加MOSFET和IGBT器件的分析。这也包括我们的BCD技术报告库。gydF4y2Ba

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