Transphorm氮化镓方案在快充上的应用和优化

11月26日，由充电头网主办的2021（秋季）USB PD＆Type-C亚洲展在深圳南山科兴科学园如期举行。作为2021年年度备受瞩目的消费类快充电源行业展会，现场汇聚近百家USB PD＆Type-C产业链企业，并有多达上千款的新品展出。同时，本次展会也吸引了众多专业观众莅临现场，成为快充产业相关人士面对面洽谈、技术交流、学习成长的平台。

在展会期间同步举办的研讨会上，20位行业大咖发表了演讲，分享了最新的行业趋势，并介绍了公司最新的产品布局。

Transphorm亚太区销售副总裁 严启南先生发表了《Transphorm氮化镓在快充应用方案和优化》主题演讲。

严启南先生毕业于香港中文大学物理系，从事功率半导体生产、销售三十多年，专注于第三代半导体应用及推广，现职Transphorm亚太区销售副总裁。

Transphorm Inc (股票编号：OTCB TGAN)成立于2007年，总部位于加利福尼亚州戈莱塔，是氮化镓（GaN）功率半导体器件的先驱和领先供应商，同时也是少数拥有自主研发、生产和应用能力的生产厂家。

目前拥有员工100多人，其中博士18人，在氮化镓领域工作经验总和超过300年。拥有关于氮化镓研发和应用的专利超过1000项。在美国加州和日本都设有工厂，年产能达三万片。

Transphorm公司也是最早拿到国际功率器件验证JEDEC (JESE-22) 和AECQ101的GaN生产商之一。所生产的元件从2009年开始已被广泛应用在大功率电源上，包括服务器电源、游戏机、伺服器、电动汽车等等。 累计总运行量已达4千兆瓦小时，而统计应用失效率接近零。

成立至今，Transphorm已与MICROCHIP微芯、Nexpria、FUJITSU富士通、KKP、AFSW、YASKAWA安川电机、MARELLI等众多厂商达成战略合作。2020年成功在美国上市。

 Transphorm是少数拥有自主研发、生产和应用能力的生产厂家，凭借完整的制造控制+GaN技术领先两大优势，Transphorm可为客户提供充足且优质的氮化镓产品。此外还可为客户提供各种产品设计应用方案。

Transphorm拥有关于氮化镓研发和应用的专利超过1000项，在业内处于领先地位。

Transphorm此前一直专注于充电桩、服务器电源等大功率应用领域，但近几年快充市场发展十分迅猛，对氮化镓产品需要量非常高，因此Transphorm也积极研发了一系列快充应用示范以满足市场需求。

Transphorm的氮化镓器件可应用在功率从30W到350W的快充产品上，开关频率一般设定在200KHz至400KHz之间，从而发挥氮化镓高速和低开关功耗优势，达到体积小、效率高的优势。

Transphorm适配器解决方案–可靠、高性能，与市场上多个领先的控制器/驱动器兼容。

Transphorm的氮化镓产品相较硅MOS和e-mode GaN都更快、更小、更高效、更稳健。基于Transphorm氮化镓器件可设计出功率密度超30W/In³的小体积快充产品，而且整体效率在94%以上，温度低于95℃，为2级标准中的最佳温度。

此外Transphorm的氮化镓产品门限电压18V，还支持0V关断，因此对市面上的主流控制器有很好的兼容性，也无需增加门极驱动。

功率从几十瓦到10000W，Transphorm都能为客户提供相应的氮化镓器件，而且支持和一般MOS一样的DFN8*8、TO220、TO247封装，简单的替换即可立马工作，十分方便简单，而且成本相对来说也更低。

Transphorm氮化镓器件已经量产并应用在高通、罗马仕、HELPERS LAB等品牌快充产品上。

基于解决方案、数据、经验和客户反馈，相较于其它用于快充上的氮化镓器件，Transphorm的氮化镓产品开关频率可达400KHz，支持GaN直驱，支持4V开通（7ns）和0V关断（2ns），本身在结构和性能上有天然优势，因此可靠性更高，成本更低。

Transphorm的氮化镓器件应用设备总功率超过350MW，运行时间和超过200亿小时，而FIT小于0.4，可见Transphorm的氮化镓器产品具有一流的可靠性。

Transphorm氮化镓器件应用方案汇总表，可适配英飞凌、安森美、TI、Silanna等厂商的控制器，输出功率可从45W做到350W。

基于Transphorm氮化镓器件设计的两套65W单C口快充方案：

1、搭配Silanna  SZ1131 ACF控制器，方块造型，尺寸33.95*30.47*34.5mm，功率密度29.85W/In³，90V/115V/230V/265V下的满载效率分别为93.05%/94.06%/94.53%/94.36%，能够满足温升要求，也通过EMI要求，已经量产；

2、搭配安森美NCP1342控制器，柱状造型，尺寸38*48*23mm，功率密度25.4W/In³，90V/115V/230V/265V下的满载效率分别为93.08%/94.19%/93.86%/93.40%，也能够满足温升要求，通过EMI要求，已经量产。

搭配安森美控制器的Transphorm氮化镓器件是TP65H300G4LSG，650V耐压，导阻240mΩ，PQFN8X8封装，各电压下的满载效率如表格一览。

Transphorm 240mΩ氮化镓器件和175mΩ e-mode GaN效率对比，从表格可见输入电压115V情况下，Transphorm氮化镓器件效率全程保持优势；输入电压265V时，输出功率在5-50W区间内，Transphorm的效率要高出0.13%到2.1%。

基于Transphorm 240mΩ氮化镓器件和安森美控制器设计的产品全部通过了EMI要求，而且已经实现量产。

另一套ACF方案氮化镓器件也是采用Transphorm TP65H300G4LSG，工作频率140kHz，氮化镓器件温度小于95℃，具有5V/9V/15V/20V四组输出电压档位。

高通100W单C口快充：采用安森美NCP1623和NCP1342控制器，采用TPH两颗氮化镓器件，导阻150mΩ和240mΩ，功率密度18W/In³，通过EMI要求，输入电压265V效率达94%，输入电压90V效率超过92%。

在45W级快充上Transphorm提供两套解决方案：

1、搭配英飞凌PAG-1P，带次级反馈的QR电源方案，TPH GaN导阻240mΩ/480mΩ，支持90-265V输入，待机功耗小于30mW，尺寸43*37.5*30.2mm，功率密度15.15W/In³，通过EMI要求；

2、另一套方案是搭配安森美NCP1342控制器，QR电源方案，TPH GaN导阻240mΩ/480mΩ，功率密度24W/In³。

搭配英飞凌方案的45W快充效率表现图。

在45W-300W功率范围内，Transphorm的氮化镓器件还有很多应用案例，可搭配英飞凌、强弦、Diodes、MPS等厂商的控制器，表现出良好的兼容性。

充电头网总结

在2021（秋季）USB PD＆Type-C亚洲展上，严启南先生对Transphorm公司及旗下氮化镓产品做了介绍。Transphorm耕耘氮化镓领域已十几年，拥护雄厚的技术底蕴，关于氮化镓研发和应用的专利超过1000项，旗下氮化镓产品表现十分可靠，兼容性非常好，应用简单。

此外Transphorm还是少数拥有自主研发、生产和应用能力的生产厂家，可为客户提供从设计、生产到应用的端到端服务，旗下氮化镓产品保质保量。本次展会还展示了自家产品在45W-300W功率快充上的设计案例，满足低功率快充市场的需求。