У сфері блоків живлення відбувається революція, й ім’я їй – GaN-транзистори. Це цікава технологія, але чи справді вона настільки перевершує традиційні блоки живлення на базі кремнієвих транзисторів? Чи не може так статися, що зарядні пристрої на базі GaN – це здебільшого маркетинг? Адже середню GaN-зарядку продають дорожче, ніж традиційний кремнієвий блок живлення схожої потужності.
Як працюють імпульсні блоки живлення та зарядки
Усі сучасні блоки живлення смартфонів, планшетів, ноутбуків побудовані за імпульсним принципом. Тобто вони порціями (імпульсами) віддають енергію з розетки у ваш девайс. Це відбувається багато тисяч разів за секунду, завдяки чому кожна така порція виявляється крихітною. Отже, можна використовувати невеликі компоненти. Саме тому імпульсні блоки живлення компактні (трансформаторні блоки працюють з низькою частотою 50 Гц – як у розетці, – тому вони великі і важкі при схожій потужності).
Для такого імпульсного «нарізання» енергії у імпульсному блоку живлення використовується силовий транзистор. Транзистор вмикає та вимикає мікросхема, яка за допомогою зворотного зв’язку стежить, щоб на виході блока живлення, який підключається до вашого пристрою, була постійно стабільна напруга (5 чи 9, 12, 20 Вольт).
Транзистори мають певні характеристики і одна з них – максимальна частота відкривання-закривання. Тобто, використовуючи кремнієві транзистори, існує обмеження мінімальних розмірів такого блока живлення для певної потужності.
Лише піднявши частоту роботи транзистора можна зменшити елементи блока живлення, зберігши його електричну потужність. Транзистори на основі нітрид галію можуть відкриватися-закриватися значно швидше, ніж кремнієві транзистори – сотні тисяч герц для GaN проти десятків тисяч у кремнієвих транзисторів.
Що таке зарядні пристрої GaN
Зарядні пристрої GaN – це зарядні пристрої, які використовують транзистор на основі нітриду галію (на малюнку нижче цей транзистор обведений жовтим).
GaN забезпечує кращу теплову та енергетичну ефективність, ніж кремній. Він має вищу межу температури та набагато вищу рухливість електронів порівняно з кремнієм. GaN також має ширину забороненої зони, яка майже втричі більша, ніж у кремнію, що дозволяє йому проводити електрони при вищих напругах.
Як наслідок, GaN-транзистор дійсно показує чудові результати у ситуаціях, коли потрібно швидко переміщати багато енергії, як у випадку швидкого зарядного пристрою для телефону чи ноутбука.
Завдяки вищій частоті роботи зарядні пристрої GaN можуть бути значно компактнішими, ніж традиційні зарядні пристрої на основі кремнію. Деякі зарядки GaN можуть бути до 40% легшими порівняно з кремнієвим блоком живлення такої ж потужності.
Зарядні пристрої на основі GaN стають основою для універсальних потужних зарядних пристроїв, які можуть швидко заряджати кілька телефонів і ноутбуків одночасно. Ми бачимо, що зарядні пристрої GaN досягають 200 Вт і швидко заряджають до шести пристроїв разом, що є чимось нечуваним для кремнієвих зарядних пристроїв.
Проблема GaN-зарядок
Перевага GaN-зарядки у її компактності виявляється її ж небезпечним недоліком. Дуже щільне розміщення компонентів призводить до надвисокого нагрівання, яке наближається небезпечного рівня.
Тести блогера Lisin YT показують, що GaN-зарядка може грітися майже в півтора рази більше, ніж кремнієва зарядка. Це температура корпусу, а пластик погано проводить тепло. Температура компонентів всередині буде вищою на 30-50 градусів Цельсію.
Інші огляди показують, що деякі GaN-зарядки гріються так, що навіть пластик корпусу розігрівається вище 100 градусів Цельсію.
Для електроніки критичною вважається температура понад 100 градусів Цельсію. Особливо для електролітичних конденсаторів (+105 градусів Цельсію), які є ключовими елементами в імпульсних блоках живлення.
Чи купувати зарядний пристрій GaN?
Якщо у вас є робочий зарядний пристрій на базі кремнієвого транзистора, то вам не потрібно його викидати та витрачати гроші на зарядний пристрій GaN лише тому, що це нова технологія.
Зарядні пристрої GaN хороші, але якщо ваша кінцева мета – заряджати пристрої – досягається вашим поточним зарядним пристроєм, новинка не надасть суттєвих переваг. Коефіцієнт корисної дії (ККД – показує скільки енергії передається за призначенням, а решта – перетворюється у тепло) зарядки на базі GaN може бути навіть дещо нижчим, ніж традиційної кремнієвої зарядки. Хоча сьогодні технології імпульсних блоків живлення досягли високого рівня і їхній ККД складає близько 80-90% (решта енергії витрачається в тепло).
Крім того, якщо вартість GaN-зарядки викликає занепокоєння, ви можете використовувати звичайний кремнієвий зарядний пристрій, поки ціни на GaN не впадуть.
Однак, якщо ви шукаєте новий зарядний пристрій чи вам потрібен дуже компактний та потужний зарядний адаптер – зарядний пристрій на базі GaN виявиться хорошим рішенням.
