gan зарядное устройство что это значит
Зарядные устройства GaN: Как работают и что у них внутри?
GaN-зарядки компактнее, меньше нагреваются, да и вообще во многом превосходят обычные адаптеры питания. Но как они работают и что у них внутри? Мы подготовили статью основываясь на планы Apple, которая хочет перейти на GaN-зарядки для своих устройств.
По слухам, компания Apple готовится представить свои GaN-адаптеры уже в этом году. Ранее об этом сообщали на ресурсе DigiTimes, а также аналитик Минг-Чи Куо делился данными о загадочных трех адаптерах, разработанных по запатентованной технологии Apple GaN.
GaN-зарядки или зарядки на нитридо-галлиевых чипах — это небольшой прорыв последних лет. Нитрид галлия является полупроводниковым материалом и стал популярен в 90-х годах, благодаря производству светодиодов. Материал использовался для создания первых белых светодиодов, синих лазеров и полноцветных светодиодных дисплеев.
Плюсы GaN-зарядок
Так в чем же преимущество нитрида галлия перед кремнием, который используется во всех зарядных адаптерах?
Во-первых, транзисторы GaN можно изготавливать на тех же предприятиях, что и кремниевые, а значит затраты на производство не повысятся, а наоборот снизятся: материала требуется меньше, ведь он способен проводить более высокие напряжения в единицу времени, чем кремний.
Во-вторых, энергоэффективность. Вот, что говорит компания GaN Systems, специализирующаяся на нитриде галлия: «Все полупроводниковые материалы имеют то, что называется запрещенной зоной. Это диапазон энергий в твердом теле, где электроны не могут существовать».
Проще говоря, запрещенная зона связана с тем, насколько хорошо твердый материал может проводить электричество. Нитрид галлия имеет запрещенную зону 3.4эВ по сравнению с запрещенной зоной кремния 1.12эВ. Более широкая запрещенная зона нитрида галлия означает, что он может выдерживать более высокие напряжения и более высокие температуры, чем кремний.
Третье, вытекающее из предыдущих двух пунктов — зарядки станут компактнее, но сохранят или даже нарастят мощность. Собственно, именно из-за этого Apple и переходит на новые нитридо-галлиевые чипы. Если взять в сравнение 60-65 ватные адаптеры, то они могут стать компактнее на 30-35%, а это огромная разница.
Четвертое — многофункциональность. Зачастую GaN-зарядки производятся не с одним разъемом, а с несколькими. Это огромный плюс, так как один адаптер можно использовать для зарядки iPhone, MacBook, iPad и так далее.
Сейчас на рынке доступно не так много зарядных адаптеров в основе которых используются нитридо-галлиевые чипы, но их количество постоянно растет.
Минусы GaN-зарядок
Читая это все вы можете прийти к выводу, что минусов в подобных зарядках вообще нет и частично это будет правдой. Тем не менее сейчас GaN-зарядки стоят дороже обычных и это частично связано с тем, что технология только набирает популярности. Должно пройти еще как минимум два или три года, чтобы GaN-зарядки вошли в нашу жизнь полностью и крупные производители перешли на GaN.
Больше минусов в технологии GaN-зарядки мы не видим.
GaN-зарядки — что можно купить уже сейчас?
Несмотря на то, что технологии GaN-зарядкок только набирают популярности, первопроходцы в производительном деле уже предлагают интересные и выгодные варианты. Вот несколько из них.
1. Зарядное устройство Baseus GaN Charger 65W Fast Charger
К примеру, вот очень хорошее зарядное устройство Baseus с мощностью 65 Вт и тремя разъемами для подключения устройств: 2 из них USB-C и один — USB-A. Верхний USB-C выдает до 65 Вт, второй USB-C — до 30 Вт, также и USB-A внизу. Покупаете такую зарядку один раз и можете заряжать смартфон, ноутбук и умные часы одновременно, без головной боли и переживаний о перегреве.
2. Зарядное устройство Mcdodo GaN Mini Fast Charger
Также как вариант для покупки можно рассмотреть быстрое зарядное устройство Mcdodo GaN Mini Fast Charger. Этот адаптер также имеет 3 порта — два из них это ходовые USB-C и один — USB-A. При этом он компактен, удобен для пользования в путешествиях и имеет максимальную мощность в 65W.
3. Зарядное устройство Baseus GaN2 Pro Quick Charger 2
Похожими характеристиками обладает и зарядное устройство Baseus GaN2 Pro Quick Charger 2. Тут технологи пошли еще дальше и оснастили адаптер улучшенной умной технологией собственной разработки, которая может выдавать еще более высокую мощность для быстрой зарядки нескольких устройств.
Подытожим
В настоящее время GaN-зарядки кажутся очень выгодной и перспективной разработкой, которая вскоре должна полностью войти в нашу жизнь. Ведь именно зарядные устройства этого типа имеют большую мощность, меньшие габариты и должны казаться более выгодными для пользователей, чем габаритные адаптеры, что сейчас представлены на рыке. Не даром же Apple уже подумывает внедрить GaN в свои фирменные адаптеры в этом году.
Надеемся, что вам была полезной эта статья, обязательно пишите в комментариях, собираетесь ли вы покупать себе GaN-зарядку! Будем рады получить фидбэк от вас.
Как работают маленькие, но супермощные GAN-зарядки для iPhone и Mac. За ними будущее
Совсем недавно практически все айфоны комплектовались устаревшей и достаточно скромной зарядкой мощностью 5 Вт. Чтобы полностью зарядить современные модели смартфонов (особенно модели Plus или Max) требовалось 3-4 часа или даже больше.
Флагманские модели 2019 года iPhone 11 Pro/11 Pro Max комплектовались гораздо более мощными и быстрыми зарядками мощностью 18 Вт. Прошлой осенью купертиновцы и вовсе отказались от этого “неэкологичного” аксессуара и белый блочок пропал из коробки всех актуальных моделей iPhone.
Сейчас мощный блок питания можно найти в комплекте с любым iPad. Даже самая базовая модель 2020 года комплектуется адаптером питания 20 Вт, а стоит в несколько раз меньше iPhone. Кроме того мощный и быстрый блок питания есть у каждого владельца MacBook, но к нему потребуется докупить кабель Type-С на Lightning.
В модельном ряду блоков питания Apple присутствуют зарядки с максимальной мощностью до 96 Вт. Правда стоят такие аксессуары недешево, самая навороченная модели обойдется в 7900 руб. При этом никакого выигрыша по сравнению с 20-ваттной зарядкой при подпитке батареи iPhone вы не получите. Это уже давно доказали на практике.
В любом случае адаптеры Apple являются достаточно крупными и громоздкими, а еще не имеют второго порта для одновременной зарядки двух подключенных устройств. Размер блоков напрямую обусловлен уже не самой перспективной технологией на рынке, но такие адаптеры кладут в комплект все производители электроники.
Альтернатива современным зарядкам уже существует
Сравнение параметров приборов на основе нитрида галлия (синий), кремния (серый) и арсенида галлия (зеленый)
Основой для всей современной микроэлектроники является кремний. Этот неметаллический элемент является вторым по распространенности на нашей планете после кислорода, но в чистом виде встречается крайне редко.
Благодаря своим свойствам кремний используется при производстве многих смесей, соединений и сложных элементов. Низкое сопротивление и хорошая проводимость тока позволяют кремнию занимать позицию главного полупроводника на Земле. Элемент несложно добывать, ученые давно привыкли работать с ним и могут создавать из кремния упорядоченные кристаллы. С этим элементом человечество успешно взаимодействует почти 200 лет.
Кремний на данный момент плотно интегрирован в область производства и эксплуатации электроники, но ему на пятки уже наступает нитрид галлия (GaN). На данный момент он более сложен в производстве и менее изучен. Перспективное соединение обладает лучшей электропроводностью, но первый транзистор на основе нитрида галлия удалось создать лишь в 2008 году.
Уже сейчас устройства на основе GaN выдерживают более высокое напряжение и проводят ток с большей скоростью, чем аналоги на основе кремния. Самым наглядным для потребителя примером применения нитрида галлия являются GaN зарядки для мобильной электроники.
Устройства являются более компактными при одинаковых показателях мощности, лучше выдерживают нагрев до высоких температур и являются более долговечными. Так транзисторы на основе GaN с легкостью выдерживают нагрев до 300°C, в то же время аналогичные компоненты на основе кремния с трудом переживут температуру в районе 100°C.
Кстати, этот же материал уже широко применяется в фотонике. Нитрид галлия, например, лежит в основе технологии чтения и записи Blu-ray дисков, применяется для создания миниатюрных лазерных лучей и микроскопов нового поколения.
Что мы получим с переходом на GaN
Если подытожить основные преимущества применения нитрида галлия по сравнению с кремнием применительно к зарядным устройствам, то получим следующие бонусы:
► работа в более высоком температурном диапазоне, а значит – нет нужды в массивном охлаждении;
► напряжение пробоя у GaN-транзисторов в несколько раз выше, чем у кремниевых, это обеспечит лучшую защиту компонентов и самого устройства;
► сопротивление у элементов из нитрида галлия ниже, чем у кремниевых;
► время переключения GaN-транзисторов почти в 10 раз быстрее, чем у кремниевых.
Все это уже сейчас позволяет создавать более компактные и при этом более эффективные зарядные устройства для мобильных гаджетов на основе GaN.
Для примера, сравните три практически равные по мощности зарядки:
◈ Слева расположен самый мощный блок питания в линейке Apple – зарядка для 16-дюймового Macbook Pro мощностью 96 Вт. Он оснащен всего одним портом Type-С, зарядить два гаджета одновременно не получится.
◈ Далее располагается 100-ваттный блок питания GaN, в котором имеется не один, а сразу четыре порта. Два Type-С с поддержкой Power Delivery и еще пара USB-A портов 5В 2.4А каждый.
◈ Самый маленький блок справа это еще одна GaN-зарядка на 100 Вт, но с таким же единственным портом, как в блоке питания Apple. Размеры и цена на оба адаптера стороннего производителя примерно в 1.5-2 раза ниже, чем у яблочного аксессуара.
Пользователь либо получит более компактное зарядное устройство с богатым набором разъемов либо в два раза меньший блок питания с тем же набором портов, что и у Apple. Это касается не только мощных блоков на 100 Вт, но и более простых адаптеров питания.
Так выглядит самый компактный зарядник из линейки GaN от Baseus. Он заменит адаптер питания из комплекта iPhone 11 Pro или актуальных iPad. Мощность блока питания 20 Вт, а размеры при этом составляют 30х30х71 мм.
Параметры выходного Type-С разъема: 5V/3A, 9В/2A, 9В/2.2A, 12V/1.67A, 15V/1.3A.
◉ Купить Зарядное устройство Baseus Type-C 20 Вт – от 907 руб.
А это уже более мощная зарядка на 65 Вт. Любопытно, что размеры блока питания всего на несколько миллиметров больше предыдущего и составляют 30х35х100 мм.
Этот блок питания комплектуется одним портом Type-A и одним или парой мощных Type-C. Последние обладают такими параметрами: 5V/3A, 9V/3A, 12V/3A, 15V/3A, 20V/3.25A. Получится подпитать не только iPhone и iPad, но и зарядить батарею MacBook.
◉ Купить Зарядное устройство Baseus Type-C 65 Вт: от 2037 руб.
Это одно из самых мощных решений на рынке – GaN зарядка на 120 Вт. Здесь тоже пара портов Type-C с такими параметрами выхода: 3,3-20V/5A, 5V/3A, 9В/3A, 12V/3A, 15V/3A, 20V/5A. От такого зарядника можно одновременно подпитывать пару 13-дюймовых моделей MacBook или заряжать сразу 16-дюймовый MacBook Pro и любой iPad.
Габариты зарядки при этом составляют 95х55х30 мм, что заметно меньше блока питания Apple на 96 Вт.
◉ Купить Зарядное устройство Baseus Type-C 120 Вт: от 3482 руб.
В арсенале Baseus и других производителей есть большое количество аналогичных моделей с разным набором портов и любой нужной мощности.
Все описанные модели поддерживают стандарты быстрой зарядки Power Delivery и Quick Charge. Это самые распространенные протоколы, которы подойдут как для техники Apple, так и для гаджетов других производителей.
Какую GaN-зарядку выбрал для себя
Сам уже полгода пользуюсь другой моделью от Baseus. Это мощное зарядное устройство на 45 Вт и PowerBank – два в одном.
Практически каждый день оказываюсь у дивана или кровати с разряженным смартфоном. Розетка находится далековато и на помощь приходит старенький PowerBank от Xiaomi. Устройство несколько лет исправно выполняет свои обязанности и не думает уходить на покой. При этом “банка” больше iPhone, в несколько раз толще и тяжелее смартфона.
Главный недостаток такого устройства – примерно раз в неделю оно оказывается полностью разряженным, а затем всю ночь пополняет запас энергии. То я, то жена регулярно забываем вовремя подключить PowerBank к розетке.
С новым аппаратом от Baseus таких проблем не возникает. Устройство постоянно подключено к сети и выполняет роль зарядки, а при необходимости отключается от розетки и превращается в переносной PowerBank. Его можно взять с собой на диван или бросить в сумку при выходе из дома, гаджет при этом всегда будет полностью заряжено и готово к работе.
Емкость встроенного аккумулятора составляет 10 000 мАч, этого хватит на 4-5 зарядок смартфона, в зависимости от модели. Если раньше приходилось регулярно помнить о зарядке PowerBank, то сейчас этой проблемы нет совсем.
◉ Купить Зарядное устройство Baseus Type-C 45 Вт 10000 мАч: от 2973 руб.
Вот такие перспективные и прогрессивные разработки уже существуют на рынке потребительской электроники.
Остается ждать, пока подобные блоки питания будут производить и продавать купертиновцы. Только представьте, как бы здорово смотрелся мощный адаптер на 120 Вт в комплекте с MacBook, от которого можно заряжать три или четыре гаджета одновременно.
Что такое GaN-зарядки и чем они отличаются от обычных адаптеров
Блоки питания GaN — новый тип зарядных устройств, в основе которых лежит нитрид галлия. Он применяется для повышения энергоэффективности и снижения тепловыделения. Детали, созданные из альтернативного полупроводникового материала, обладают высокой теплопроводностью, стойкостью к высоким температурам и устойчивостью к кислотам и щелочам. По сравнению с традиционными технологиями производства аккумуляторов, компоненты которых содержат кремний, зарядные устройства из нитрида галлия отличаются небольшим размером и обычно одновременным использованием сразу нескольких портов.
Содержание
Преимущества и недостатки зарядных устройств формата GaN
✅ Плюсы:
❌ Минусы:
За счёт чего у зарядок формата GaN так много плюсов
Нитрид галлия совершил прорыв в мире силовой электроники. Этот материал становится все популярнее и в скором времени полностью заменит кремний в качестве основы для технологии передачи энергии. GaN-зарядки способны удовлетворить растущие потребности гаджетов. Они — революция, которая уже происходит.
Нитрид галлия — бинарный полупроводник с прямой запрещённой зоной III–V класса, что идеально подходит для мощных транзисторов. С 1990-х годов материал широко используется для производства светодиодов (LED), полноцветных светодиодных дисплеев, радиочастотных компонентов и лазеров для DVD.
В 2006 году транзисторы, в основу которых лёг нитрид галлия, начали изготавливать путём выращивания тонкого слоя этого материала на стандартной кремниевой пластине с использованием химического осаждения из газовой фазы. Этот процесс дал возможность изготавливать GaN-зарядки на тех же производствах, что и традиционные кремниевые блоки питания. Благодаря этому их себестоимость значительно снизилась, поэтому спустя несколько лет подобные решения добрались, в том числе, и до массового пользовательского рынка. Судя по всему, вскоре они в полной мере заменят традиционные блоки питания.
Да, важной особенностью нитрида галлия является ширина запрещённой зоны, которая показывает, насколько хорошо металл проводит электричество. GaN имеет запрещённую зону в районе 3,4 эВ, а кремний — 1,12 эВ. Это говорит о том, что нитрид галлия может выдержать более высокие напряжение и температуру, чем кремниевые транзисторы. Более того, нитрид галлия имеет более высокую частоту переключения, что позволяет использовать в силовых цепях катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Отсюда минимальные габариты блоков питания и возможность использовать сразу несколько портов.
Зарядные устройства формата GaN — отнюдь не новинка из 2021 года. С 2018-го та же Anker уже пыталась выпустить на массовый рынок несколько блоков питания, но они оказались слишком дорогими для обычных пользователей. В 2020-м уже 20% зарядных устройств Anker работали с нитридом галлия. Прогресс.
Какой блок питания на базе нитрида галлия купить сегодня
Baseus GaN Charger 45W
Эта модель в ассортименте Baseus является одной из самых интересных из-за минимального размера и мощности (45 Вт), которой будет достаточно даже для зарядки ультрабука. Устройство поддерживает основные протоколы быстрой зарядки: Power Delivery, Quick Charge 4+ и так далее. Девайс представлено в двух цветах: чёрном и белом. У него два выхода: USB-A и USB-C. Вес блока питания всего 85 грамм, а габариты — 99×32×30 мм.
Купить на AliExpress по цене от 1 800 рублей.
Baseus GaN 65W Fast Charger
Данная модель на 65 Вт оснащена сразу тремя портами: одним выходом USB-A и двумя USB-C. Устройство идеально подходит для зарядки нескольких мощных девайсов. Как и предыдущая модель, эта также поддерживает все популярные методы быстрой зарядки. Её габариты 112×36×32 мм, вес — 126 грамм. Цвета: чёрный и белый.
Купить на AliExpress по цене от 2 400 рублей.
Baseus 100W GaN Charger
Мощный блок питания на 100 Вт с четырьмя портами: двумя USB-С и парой USB-A. Он, конечно же, поддерживает все популярные стандарты быстрой зарядки. Платой за высокую мощность оказались внушительные габариты 92×30,5×85,2 мм и большой вес 205 грамм.
Купить на AliExpress по цене от 3 800 рублей.
Ugreen GaN 65W PD Charger
Четырёхпортовый блок питания Ugreen на 65 Вт, который предлагает три USB-С и один USB-A. У него небольшие габариты 65×65×31,8 мм, а вот вес производитель не указывает.
Купить на AliExpress по цене от 2 750 рублей.
Xiaomi Mi 65W Fast Charger with GaN Tech
Первое зарядное устройство Xiaomi на базе нитрида галлия. У него всего один порт USB-C с мощностью 65 Вт. Немного, зато дизайн стильный. Габариты — 30,8×30,8×56,3 мм. Вес не указывается.
Купить на AliExpress по цене от 1 980 рублей.
Подведём итоги: когда GaN-зарядки окончательно покорят мир
Блоки питания формат GaN — новое поколение зарядных устройств, которое позволяет заряжать не только смартфоны, но даже ноутбуки. Да, чаще всего это ещё и получится делать одновременно. В 2021 году нитрид галлия вряд ли станет стандартом отрасли. Всему виной высокая цена, которая пока не опустилась, и недоверие пользователей. Судя по всему, время GaN придёт тогда, когда технологию будут использовать не только производители из Поднебесной, но и общепризнанные лидеры отрасли вроде Apple и Samsung. Но, сомнений нет, нитрид галлия — будущее, и оно точно наступит.
Заряжаем гаджеты в XXI веке
Стандартные пол-ампера от USB 2.0 когда-то казались абсолютно разумной величиной. А мобильники (да и смартфоны) заряжались всю ночь. Сейчас скорость зарядки гаджета меньше 50% в час кажется нам каким-то архаизмом и дикостью. Как и огромные блоки питания размером с полтелефона. Во многом мощный и компактный зарядник стал доступен благодаря одному материалу — нитриду галлия. О нём сегодня и поговорим.
Знакомьтесь, нитрид галлия. Правда, красивый? Изображение: Solid_State / Wikimedia Commons
На заре становления «Хабра» мы восхищались смартфоном HTC HD2: его 4,3 дюйма диагонали казались чем-то невероятным, а батарейка на 1200 мА·ч вызывала искреннее уважение. Сегодня, конечно, эти цифры вызывают лишь улыбку: экраны флагманов стали больше вдвое, а аккумуляторы — втрое. Вместе с ростом производительности, числа камер и объёмов АКБ растёт и популярность технологии быстрой зарядки, что и неудивительно — если для батареи на 1500–1700 мА·ч было достаточно и адаптера на 5 Вт, то к настоящему времени на рынке полно смартфонов с аккумуляторами более чем на 4500 мА·ч.
Частично решили проблему стандарты Quick Charge и Power Delivery, а также большое количество проприетарных вариаций на тему ускоренной зарядки от производителей смартфонов. Само собой, это требовало специальных зарядных контроллеров и сложных алгоритмов (никто же не хочет устроить короткое замыкание в литиевой батарейке, как было с Galaxy Note 7). Все способы ускоренного пополнения заряда в том или ином виде опирались на увеличение мощности зарядного устройства: через повышение напряжения или рабочего тока. Побочным эффектом таких нововведений стал рост рабочих температур элементов цепей и размеров БП. И тут на выручку пришёл новый материал — нитрид галлия (GaN), который уже использовался в полупроводниках и микроэлектронике.
Что за нитрид галлия и зачем он нужен?
В большинстве текущих полупроводниковых элементов уже не первое десятилетие используется кремний — один из самых распространённых элементов таблицы Менделеева. С ним сравнительно легко работать и в большинстве случаев его характеристик достаточно для обеспечения рабочих свойств выпускаемой продукции. К сожалению, существуют и сферы применения, где возможности этого материала стали «бутылочным горлышком».
В двух словах полезность нитрида галлия можно описать следующим примером: в импульсном блоке питания целевое напряжение получается многократным включением и выключением транзисторов (пропускающих или отключающих ток в цепи) с заданным таймингом. Так вот, при переключении классического кремниевого транзистора из проводящего состояния в изолирующее выделяется большое количество тепла, что снижает эффективность работы и ограничивает применение таких элементов в мощных источниках питания.
Синий полупроводниковый лазер обычно использует нитрид галлия или его сплав с индием для получения нужной длины волны. Фото: Pang Kakit / Wikimedia Commons
Основное преимущество нитрида галлия заключается в ключевой характеристике полупроводника: ширине запрещённой зоны. В широком понимании «запрещённая зона» показывает разницу в энергиях электрона, которая отличает проводящее ток состояние от валентного (т.е. непроводящего). С ростом температур меняются характеристики полупроводника, т.к. тепловые колебания атомов материала повышают энергию электронов и «выбивают» их в проводящее состояние.
Особенностью GaN-транзисторов является крайне широкая запрещённая зона — 3,40 эВ против 1,12 эВ у кремниевых аналогов. В цепях питания (которые особенно подвержены нагреву в процессе работы) подобное преимущество позволяет сохранять постоянные характеристики работы и не снижать эффективность при более высоких температурах. Помимо этого, благодаря высокой плотности носителей заряда GaN-транзисторы выдерживают гораздо большие токи. Да и в целом кристаллы нитрида галлия сами по себе более устойчивы к воздействию высоких температур.
Всё новое — хорошо забытое старое
Первые исследования его свойств начались ещё в 40-х годах XX века, а уже в середине 90-х годов прошлого столетия он стал рассматриваться как один из самых перспективных оптоэлектронных материалов. Стоит отметить, что именно в оптоэлектронике он и нашёл широкое применение в первую очередь: нитрид галлия — одно из немногих веществ, способных генерировать излучение в синем спектре. Поэтому он применяется, например, в тех самых лазерах для Bluray-приводов. А ещё его хотят использовать в устойчивых к УФ-излучению солнечных батареях, но об этом можно рассказать отдельную историю.
Структуры на основе GaN оказались пригодны не только для оптических приборов. Описанные выше характеристики оказались полезными для разработки компонентной базы силовой и СВЧ‑электроники, включая транзисторы. Ещё одним немаловажным нюансом, который позволил нитриду галлия всерьёз претендовать на всеобщее признание, стала цена и безопасность: занимавший ранее его место арсенид галлия (соединение галлия и мышьяка) чрезвычайно сложно производить, вдобавок GaAs может образовывать токсические и канцерогенные соединения.
Микрофотография скоростного GaN-транзистора, работающего с напряжением 100 вольт. Фото: Fraunhofer IAF
Да, сегодня кремниевые полупроводники обходятся дешевле за счёт того что сам процесс уже досконально изучен, производство отлажено, а сырьё гораздо доступнее. Однако даже с такими оговорками разница в стоимости не достигает значимых величин и слабо влияет на цену конечной продукции. Если же говорить о перспективе, то широкомасштабный переход на GaN и вовсе сулит экономию средств за счёт снижения электропотребления на 10–20% в сравнении с электроникой с кремниевыми транзисторами.
Практическое применение
Так как единственный способ снизить нагрев транзисторов — заставить их работать не в полную силу (т.е. взять элементную базу с большим запасом) мощные импульсные источники питания на основе кремния получаются внушительных размеров. Способность GaN-транзисторов работать при высоких температурах и компактность таких моделей позволяет значительно снизить необходимый объём корпуса для размещения и охлаждения начинки. Например, размеры адаптера питания для ноутбука или смартфона можно уменьшить примерно вдвое при сохранении характеристик. Обратное тоже верно: можно сохранить общий размер ЗУ и улучшить его характеристики.
И действительно компактнее — при той же мощности. Фото: Anker
Причины, по которым это становится возможным, лежат на поверхности. Высокая плотность и широкая запрещённая зона нитрида галлия позволяют значительно повысить КПД конечных устройств. Если для кремниевых транзисторов даже показатель в 95% считается очень достойным, то для решений на базе GaN он достигает 98–99%. С учётом мощности современных адаптеров питания это значительно снижает количество выделяемого тепла, выступающего ограничителем для режимов работы кремниевых полупроводников. Да и упомянутая способность GaN-компонентов работать при более высоких температурах позволяет выжать ещё немного мощности при прочих равных.
Разумеется, переход на нитрид галлия не означает какую-то революцию, особенно если рассматривать его именно в разрезе зарядных устройств для гаджетов. По большому счёту, такой «апгрейд» лишь приближают их к возможностям и потребностям современных смартфонов, которые стали остро нуждаться в адаптерах высокой мощности. Поэтому нет ничего удивительного в том, что, производители мобильной техники не смогли пройти мимо перспективного материала.
Изображение: Anker
Практически все крупные вендоры на данный момент заняты собственными исследованиями в области применения GaN в зарядных устройствах для своих аппаратов, и её грядущее массовое применение не вызывает сомнений. Впрочем, для того, чтобы лично оценить прелести адаптеров питания на базе нитрида галлия, не обязательно ждать несколько лет. Уже сейчас на рынке присутствуют зарядные устройства Anker, которые уже несколько лет используют преимущества GaN.
Anker и GaN
Компания Anker уже долгое время специализируется на разработке и производстве зарядных устройств, и пройти мимо столь перспективного материала нам было просто невозможно. Оценка перспектив нитрида галлия позволила не только применить его при создании мощных зарядных устройств, но и создать по-настоящему универсальный блок питания, подходящий и для смартфонов, и для лэптопов с питанием по Type-C. Добавьте сюда поддержку сразу нескольких протоколов быстрой зарядки — и подобным БП пользователь сможет зарядить практически любой гаджет быстро и эффективно вне зависимости от бренда.
Результатом работы наших инженеров стало появление целой линейки адаптеров Anker Atom с применением GaN-транзисторов в силовой части. Всё началось с единственного зарядника в 2017 году — а сейчас семейство расширилось и включает сразу несколько решений. Например, Anker Atom PD1, при габаритах сопоставимых со стандартными моделями зарядников на 10 Вт, обеспечивает выходную мощность до 30 Вт и совместим с технологией Power Delivery. Он оптимизирован для работы с актуальными моделями iPhone и Samsung, позволяя заряжать эти гаджеты на повышенной скорости. В сравнении со штатным зарядным устройством того же iPhone XS он обеспечивает более чем двукратный прирост скорости зарядки. Его же можно использовать и для зарядки лэптопов MacBook Pro и Air.
ЗУ PowerPort Atom III на 60 Вт с двумя разъёмами Изображение: anker.com
Для пользователей более прожорливых ноутбуков есть продвинутая модель — Anker Atom PD2. Она несколько крупнее миниатюрного Atom PD1, но способна выдавать уже до 60 Вт мощности при зарядке одного устройства. Или обеспечить сразу пару гаджетов питанием до 30 Вт — спасибо двум разъёмам на корпусе и схеме параллельного питания.
Кроме того, стоит обратить внимание на зарядное устройство Atom III с мощностью 60 Вт. Оно также представлено в двух версиях — с одним и двумя разъёмами и поддержкой технологий быстрой зарядки трёх популярных форматов: Apple Fast Charging, Samsung Fast Charging и USB-C Power Delivery.