Какво е GaN зарядно устройство?

Искате да видите технологията в действие? Разгледайте зарядното устройство Canyon OnCharge 140 GaN тук.

GaN зарядните устройства осигуряват повече мощност в по-малко пространство. Това не е маркетинг. Това е материалознание. Заменете силиция с галиев нитрид и комутационните загуби намаляват. По-малко изгубена енергия означава по-малко топлина. По-малко топлина означава по-малък радиатор. По-малкият радиатор означава по-малко зарядно устройство.

Какво е GaN в външните батерии и зарядните устройства и защо тази технология е бъдещето?

Стандартните силициеви транзистори управляват схемите на зарядните устройства от десетилетия. Те работят, но превръщат част от всеки ват в топлина, което принуждава производителите да добавят обемисти метални радиатори и пластмасови корпуси само за да поддържат безопасни температури. 

Галиевият нитрид (GaN) е напълно различен полупроводников материал. Той включва и изключва електрическия ток много по-бързо от силиция и прави това с далеч по-малки енергийни загуби. Само това свойство променя начина, по който може да изглежда едно зарядно устройство. 

И така, какво представлява GaN зарядното устройство на практика? Това е захранващ адаптер или външна батерия, която използва GaN транзистори във вътрешните си схеми вместо традиционни силициеви транзистори или заедно с тях. Щепселът в ръката ви не се е променил. Променило се е това, което се намира зад пластмасовия корпус. 

Физиката зад това се свежда до едно свойство: ширината на забранената зона. Галиевият нитрид има по-широка забранена зона от силиция, което му позволява да работи с по-високи напрежения и да превключва при много по-високи честоти без деградация. По-високата честота на превключване означава по-малки трансформатори и кондензатори вътре в устройството и именно това е истинската причина зарядното устройство с галиев нитрид да може да бъде толкова по-малко от стария силициев адаптер. 

Зареждането с галиев нитрид не е съвсем нова наука. GaN се използва в LED осветление и радарни системи още от 90-те години. Потребителските GaN зарядни устройства станаха достъпни едва около 2018 г., когато производствените разходи спаднаха достатъчно, за да могат производителите да ги използват в зарядни устройства за телефони и лаптопи. 

В интернет може да срещнете термина „батерия от галиев нитрид“. Това е объркване, което си струва да бъде изяснено: GaN се намира в зарядната схема, а не в самите батерийни клетки. Химията на батерията остава същата литиево-йонна технология; GaN просто контролира колко ефективно достига енергията до нея. 

GaN зарядните устройства и GaN външните батерии са най-важни за два типа потребители: хора, които пътуват с лаптоп, и хора, които не обичат да носят три отделни зарядни устройства за телефон, таблет и лаптоп. И двете групи получават една и съща основна полза: по-малък обем при същата мощност или повече мощност при същия обем. 

4 ключови предимства на GaN зарядните устройства и външните батерии

Четири предимства обясняват защо GaN толкова бързо завладя сегмента на премиум зарядните устройства. 

1. Невероятна компактност — повече мощност в по-малък корпус

Първото предимство е размерът. Традиционното 65W силициево зарядно устройство се нуждае от място за своя радиатор. GaN адаптер със същата мощност, като моделите от серията GaN зарядни устройства на Canyon, се побира в корпус, който едва надвишава размерите на средностатистическо зарядно за телефон отпреди десет години. По-малко загубена топлина просто означава, че е необходим по-малко метал за отвеждането ѝ. 

Стенният адаптер Canyon H-65 е практичен пример. Той осигурява 65W чрез Power Delivery в корпус, който лесно се побира в джоба на обикновено яке, единствено защото GaN схемите не се нуждаят от обема, който силициевите решения изискват при тази мощност. 

2. Висока изходна мощност — зареждане на лаптопи от 65W до 140W+ 

Второто предимство е самата изходна мощност. Тъй като GaN транзисторите работят по-хладно при високи мощности, производителите могат да увеличават ватажа без риск зарядното устройство да прегрее. Зарядните устройства Canyon H-100 и H-140-01 достигат съответно 100W и 140W от корпуси, които не са много по-големи от тесте карти, достатъчно за бързо зареждане на MacBook Pro или геймърски ултрабук от празна батерия за значително по-малко от два часа. 

Такъв изходен капацитет преди изискваше оригиналния захранващ адаптер на лаптопа, тежкия тип с голям трансформатор. Днес едно единствено GaN зарядно устройство, като Canyon OnCharge 140, може да захранва лаптоп, телефон и таблет от един електрически контакт.

Реалните параметри на зареждане показват разликата много ясно. Силициевото 65W зарядно устройство за лаптоп отпреди пет години тежеше приблизително 300 грама и заемаше пространството на малка книга с меки корици. Canyon H-65, осигуряващ същите 65W чрез GaN технология, тежи около 130 грама и се побира в затворен юмрук. Нито едно от тези зарядни устройства не зарежда лаптопа по-бързо от другото при една и съща мощност; разликата е изцяло в размера, теглото и температурата, а не в скоростта на зареждане. 

3. Минимално загряване и по-добра безопасност 

Третото предимство е управлението на топлината и именно то защитава вашите устройства, а не само освобождава място в чантата ви. Силициевите транзистори губят повече енергия под формата на топлина с всеки ват, който преминава през тях. GaN транзисторите губят значително по-малко, така че цялото зарядно устройство, както и телефонът или лаптопът, свързан към него, работят осезаемо по-хладно при продължително натоварване. 

По-ниската работна температура не е само въпрос на комфорт. Литиево-йонните батерии стареят по-бързо, когато се зареждат при висока температура, така че зарядно устройство, което работи по-хладно при една и съща мощност, помага за запазването на доброто състояние на батерията в дългосрочен план, особено при лаптопи, които се зареждат ежедневно в продължение на години. 

4. Енергийна ефективност — по-малко енергия се губи като топлина 

Четвъртото предимство е ефективността и тя се отразява повече на сметката ви за електроенергия, отколкото на ежедневната употреба. GaN преобразува по-голяма част от променливия ток от контакта в полезен постоянен ток за вашето устройство и губи по-малко енергия като околна топлина. Умножете това спестяване по милионите зарядни устройства, работещи по света, и разликата в ефективността се превръща не само в технически аргумент, но и в екологичен. 

Разпознаването на истинско GaN зарядно устройство при покупка е лесно, когато знаете какво да търсите. На опаковката или продуктовата страница материалът обикновено е посочен директно като „GaN“ или „Gallium Nitride Technology“, изписан близо до стойността на мощността. Теглото е вторият ориентир: 65W зарядно устройство с тегло под 100 грама почти сигурно е GaN, защото силициева конструкция с такава мощност би изисквала допълнителна маса само за охлаждане. Ако описанието не споменава нищо за вътрешните компоненти, спокойно можете да предположите, че зарядното устройство използва стандартен силиций. 

Има ли недостатъци технологията GaN? 

Няколко, макар че за повечето купувачи нито един от тях не надвишава предимствата. 

Цената е най-очевидният. GaN адаптерът обикновено струва повече от силициево зарядно устройство със същата мощност, тъй като производството на GaN пластини остава по-скъпо от това на силициевите, дори години след навлизането на технологията в масовия пазар. 

GaN също не носи реални ползи при ниски мощности. Едно базово 5-ватово зарядно устройство за телефон не печели почти нищо от GaN, защото там така или иначе се генерира много малко топлина. Технологията започва да показва истинските си предимства при мощности около 30 W и нагоре, когато загубите на силиция започват да се натрупват. 

Екстремно загряване е възможно и при екстремни мощности. 140W GaN зарядно устройство, работещо продължително време на пълно натоварване, все пак ще се затопли, просто осезаемо по-малко от силициево зарядно устройство със същата мощност. GaN намалява проблема с топлината, но не го премахва напълно. 

Кой определено трябва да премине към GaN зарядно устройство?

Пътешествениците, които събират в една чанта лаптоп, телефон и таблет, ще усетят най-голямата полза, тъй като един единствен GaN адаптер със 100W или повече, като Canyon OnCharge 100ACC, може реално да замени три отделни зарядни устройства. 

Служителите, работещи дистанционно, които се движат между домашен офис, споделено работно пространство и срещи с клиенти, също ще спечелят пряко. Носенето на едно компактно зарядно устройство вместо тежък адаптер за лаптоп и отделно зарядно за телефон прави осезаема разлика в рамките на един работен месец. 

Всеки, който зарежда съвременен лаптоп с висока мощност, също трябва да направи тази промяна. Ако оригиналното зарядно устройство на вашия лаптоп е с мощност над 65W, GaN заместител със същата мощност ще работи осезаемо по-хладно и ще заема значително по-малко място в чантата. 

Обикновените потребители, които зареждат само базов смартфон през нощта, спокойно могат да пропуснат този ъпгрейд. Стандартното 20W зарядно устройство вече върши работата, а допълнителната цена за GaN осигурява скорост и компактност, които нискомощното зареждане просто не изисква. 

Няколко въпроса се появяват достатъчно често, за да заслужат директен отговор. 

Зарежда ли GaN телефона по-бързо от силиция при една и съща мощност?
Не. Скоростта на зареждане се определя от мощността, а не от материала на транзистора. 20W GaN зарядно устройство и 20W силициево зарядно устройство доставят една и съща мощност; версията с GaN просто го прави в по-малък и по-хладен корпус.

Безопасно ли е GaN зарядното устройство да остане включено през нощта?
Да, при нормална употреба. GaN зарядните устройства включват същите защити срещу пренапрежение, свръхток и прегряване като качествените силициеви зарядни устройства, а по-ниската им работна температура дори представлява предимство за безопасността в сравнение с по-старите конструкции. 

Може ли GaN зарядно устройство да повреди устройство, което не се нуждае от толкова мощност?
Не. Всяко съвременно зарядно устройство, независимо дали е GaN или силициево, договаря мощността със свързаното устройство и подава само толкова енергия, колкото устройството изисква, независимо дали става дума за Power Delivery или Quick Charge.

Заключение

GaN присъства във външните батерии по същия начин, по който присъства и в стенните зарядни устройства – чрез схемите, които управляват входящата и изходящата мощност, а не чрез самите батерийни клетки. Външна батерия с голям капацитет, предназначена за зареждане на лаптопи със 100 W или повече, се възползва от GaN по същия начин като стенен адаптер: по-малко топлина в затворен корпус, което е още по-важно при външните батерии, тъй като този батериен пакет не може да разчита на свободна циркулация на въздуха, както една стенна зарядна може.

Теглото е два пъти по-важно при външната батерия. Всеки грам, спестен от вътрешните схеми, е грам, който производителите могат да насочат към капацитета на батерията, поради което все повече GaN външни батерии с по-висока мощност предлагат повече mAh при приблизително същите размери като по-старите модели с по-ниска мощност.

GaN зареждането не е временна тенденция. Това е посоката, към която вече се е насочила цялата индустрия за зарядни устройства и външни батерии – от бюджетните адаптери до флагманските зарядни за лаптопи. Технологията намалява размерите на зарядното устройство в чантата ви, като същевременно поддържа устройствата ви по-хладни по време на работа. Именно тази комбинация е причината марки като Canyon по подразбиране да преминат към GaN при своите по-мощни продуктови линии. Ако следващата ви покупка на зарядно устройство е за модел с мощност над 45 W, GaN си заслужава малката разлика в цената спрямо силициевото решение.