GaN技术于无线充电——大功率汽车场景先行!

就目前消费者的使用体验来看,无线充电在充电距离、转化率等方面的优势并不突出,所以大部分消费者仍然持观望态度。

但从客观角度来看,无线充电技术出现的目的并不是取代有线充电,它的未来优势也不会是充电距离和转化率,而是体现在安全性、便利性和科学性上。

例如

①终端设备无需接口,防水、防尘性能更强;

②接口和协议统一;

③适用于水下供电、煤矿供电、无人机供电、人体心脏起搏器供电等特殊应用。

另一方面,当未来嵌入式无线充电发射器大规模安装,人们可以在饭店的餐桌、影院座椅的扶手、高铁的窗台上体验便捷的无线充电。

图片来源:拍信网正版图库

01、GaN在无线充电领域的适用点

目前市面上还没有批量量产的GaN无线快充,主要是因为GaN成本问题。

以手机充电器为例,目前倍思的65W GaN有线快充价格为129元人民币,而如果把GaN集成到支持Qi标准的无线充电器上,价格会大大超出消费者接受范围。移动设备对成本非常敏感,迫使GaN短时间内很难有所发挥。

事实上,GaN技术在无线充电领域的核心应用点也并不是移动设备,而是电动车、机器人等中大功率场景。若将GaN的高频大功率特性强行用于手机等小功率场景,完全可以说是大材小用。

02、电动汽车无线充电的机会与挑战

去年,国家标准化管理委员会发布了电动汽车无线充电4项国家标准,标志着我国电动汽车无线充电从技术研发、工程示范向产业化进程迈出关键一步。但电动汽车无线充电真正落地还需要一定时间,也需要大量的金钱投入,目前国内市场还没有一款支持无线充电的量产车型。

据市场研究机构MarketsandMarkets报告称,全球电动汽车无线充电市场规模将从2020年的1600万美元增至2027年的2.34亿美元,年复合增长率达46.8%。

虽然数据很美好,但车厂们并不是一致看好。包括蔚来很多整车厂认为目前用户对有线充电的使用体验已经非常好,仅仅为了省略充电枪插拔步骤,去花费成本研发完全不划算。另一部分厂商则表示支持无线充电,原因是在自动化时代,无线充电能与自动驾驶相结合,且能够通过APP远程操作,使电动汽车跟电网很好地连接。

03、GaN在电动汽车无线充电应用典例分析


今年6月,意大利无线设备制造商Eggtronic推出了基于GaN的电动汽车无线充电技术,无需电源适配器,可在高达300W功率和40mm距离下实现高达95%的充电效率,完成了电感标准的真正突破。

其采用的一种混合无线交流电源专利技术E2WATT,内部GaN技术由纳微半导体提供,将单片集成模拟驱动电路和数字逻辑电路集成在同一芯片上,额定频率为2MHz,大大减少快充系统尺寸和功率转换成本。

E2WATT技术能量效率与输出功率关系(Source:Eggtronic)

E2WATT发射器(如下图所示)使用逻辑电路将来自电网的交流电转换为另一种交流频率以激活线圈。底座由纳微半导体的GaN半桥电路组成,用于激励LC槽,符合Qi标准。该架构允许高输入电压,无需串联AC/DC转换器,并且无需使用谐振LC槽路即可实现零电压开关(ZVS),确保在大多数负载条件下实现 ZVS,降低了关断和导通时的容性开关损耗。

E2WATT技术框图(Source:Eggtronic)

04、结语

现阶段,头部车厂均已开始布局无线充电技术,上月更是有消息,中国台湾知名代工厂世界先进投资大陆无线充电企业——四川易冲科技,而考虑到世界先进涉足GaN功率器件代工业务,是否有所联系不得而知。但可以肯定的是,随着无线充电在各领域逐步普及,GaN技术将大有可为。(来源:化合物半导体市场)

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