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氮矽科技推出多款TV电源氮化镓充电方案

2023-02-28 充电头网 阅读:
据2021年发布的数据,中国家庭电视机的市场保有量大约在2.6亿台,按照平均电源功率按照120W,每天开机3小时,中国家庭用户年用电量约341亿千瓦时。若全面采用氮化镓的电源方案,能提高约2%的效率,全年累计省电6.8亿千瓦时,相当于2.4个三峡大坝的日发电量,对于实现我国十四五“双碳”目标具有重大的战略意义。

前言2rFednc

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据2021年发布的数据,中国家庭电视机的市场保有量大约在2.6亿台,按照平均电源功率按照120W,每天开机3小时,中国家庭用户年用电量约341亿千瓦时。若全面采用氮化镓的电源方案,能提高约2%的效率,全年累计省电6.8亿千瓦时,相当于2.4个三峡大坝的日发电量,对于实现我国十四五“双碳”目标具有重大的战略意义。2rFednc

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氮化镓属于第三代半导体材料,相比第一代半导体材料硅,氮化镓具有更高的禁带宽度和电子迁移率等优势,相等的器件面积下,氮化镓器件在具备更高的击穿电压的同时能实现更高的应用频率,能显著提高能源的转化效率。通过氮化镓器件在不同领域的应用,能够有效提高能源的转换效率。为此,氮矽科技针对TV电源市场,推出50W-200W功率段的氮化镓电源解决方案,助力实现我国的“双碳”目标。2rFednc

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TV电源市场规模2rFednc

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自2019年功率氮化镓在PD快充市场首次实现商业化以来,氮化镓以其卓越的性能迅速占领PD快充市场,氮化镓在这场新技术对旧技术的降维打击中,实现了对整个PD市场进行了一次洗牌。前车失鉴,后车之师。功率氮化镓优异的成绩,让各大TV品牌厂商摩拳擦掌、跃跃欲试,一场以新技术实现对品牌的赋能,提高品牌竞争力的突围战正在孕育中。2rFednc

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自2019年新冠肺炎疫情以来,2022年中国TV出货量在连续3年下跌中首次迎来好转,根据RUNTO最新发布的中国TV市场出货数据显示,2022年中国电视市场出货量达到3990万台,同比2021年增长2.4%,未来三年的出货量预计维持在4000万台上下,总体市场趋于稳定。2rFednc

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中国TV市场呈现的马太效应愈发明显,即强者俞强。根据数据显示、中国TV市场的七大主力品牌为海信、小米、TCL、创维、长虹、海尔、康佳,合计市场占有率超过90%,市场竞争非常激烈。在没有革命性的技术突破的加持下,各大品牌只能通过更低的价格来吸引消费者,以此维持和抢占市占率。2rFednc

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氮矽TV电源市场布局2rFednc

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采用氮化镓充电方案还能显著降低整个TV电源的成本,以氮矽科技开发的75W的氮化镓充电方案为例:电源部分的PCB占板面积减小了34%,外围器件减少了7个,使得整个电源成本降低约5%。目前氮矽科技推出了35W-210W全功率段的TV电源方案,可以帮助厂商设计出优秀的TV电源系统,提升产品竞争力。2rFednc

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据充电头网了解,2019年4月截止成立的至今的氮矽科技,旗下的增强型氮化镓产品出货量突破1kk,同时实现产品0故障,拥有非常高的可靠性,位列国产增强型氮化镓第一梯队,氮矽科技根据不同的市场需求和领域,推出了不同系列的产品。2rFednc

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除了以上TV领域的氮化镓方案,氮矽科技针对工业级领域开发出型号为DXC1065S2C的氮化镓器件,将 650V 增强型氮化镓晶体管及其驱动器封装在一个芯片内部,降低了厂商对氮化镓器件开发的门槛。可应用在快充电源、LED照明驱动器、PFC电路、LLC转换器、无线电力传输等领域。2rFednc

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DXC1065S2C 详细规格信息。DXC1065S2C 是一款集成 650V 增强型氮化镓晶体管及驱动器的合封氮化镓芯片,耐压 650V,导阻 200mΩ,最大漏源极电流  10A,单极正电压门极驱动电压 0V~6V,支持3.3V和5V控制信号,开关速度超10MHz,具有零反向恢复损耗。2rFednc

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氮矽合封氮化镓产品采用与单GaN管相同的 DFN5x6 封装,具备很强的通用性,相比传统分离驱动方案,可节省约40%占板面积;此外,采用合封氮化镓芯片可有效减少驱动回路走线,降低寄生参数,应用极限频率更高。2rFednc

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与传统硅(Si)基MOS相比,氮化镓HEMT的阈值电压更低,对栅极驱动电压振铃的控制要求非常高。传统的分离驱动方案由于栅极驱动回路的寄生电感过高,导致栅极驱动电压振铃过高,氮化镓HEMT容易出现误开启,导致系统温度过高,甚至出现炸管的风险。氮矽科技PIIP GaN产品将氮化镓HEMT与自研的氮化镓驱动合封,极大的减少了驱动回路的寄生电感,大大的提高了氮化镓器件的可靠性。2rFednc

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上图为分离驱动方案与合封驱动方案的驱动振铃电压测试图,在下拉电阻同为0Ω的情况下,实测分离驱动方案的驱动振铃电压为1.8V,而合封驱动方案的驱动振铃电压仅仅只有0.24V。增强型氮化镓晶体管的阈值电压一般为1~2V,如果应用工程师选择增加下拉电阻的阻值来防止功率管的误开启,那么势必会影响管子的关断速度,导致应用频率受到限制。2rFednc

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TV电源趋势2rFednc

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超薄设计2rFednc

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随着液晶屏幕技术的成熟,涌现出越来越多的超薄TV电视,不仅美观,还给生活带来便利,同时能够体验超清的画质。我们常见超薄电视厚度均在20毫米以内,但需要外置电源板,客户在日常使用中带来极大的不变,厂商也增加了产品的附属件的成本。氮矽科技推出一款210W超薄TV电源,PCBA厚度仅12毫米,可以成功将电源板内置在超薄电视内,省去了外置电源的不便和附属件。2rFednc

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USB-C一线通2rFednc

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TV电视的最重要的职能是提供清晰且色彩丰富的高分辨率画质输出,但高分辨的影像受限于接口、片源等问题,并不能很大程度上享受到更多的视觉盛宴。为实现更高的画质输出和更低的失真率,不少厂商采用了USB-C一线通方案,利用强大的USB-TypeC接口和USB-PD技术,通过一根C to C线缆与外置设备相连接,实现传输更低失真率和更高的分辨率画质,同时支持音频输出。采用了USB-TypeC接口后可以获得更高的集成度,符合超薄TV的设计。2rFednc

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液晶TV的USB-C一线通更加适合单个接口的设备,如平板电脑以及Switch游戏机等,在进行娱乐和视频输出的同时,为设备进行充电,因为要考虑设备充电的功率,所以采用氮矽科技推出的多款电源IC,可以有效减少研发时间和成本,即使长时间娱乐和使用视频、音频输出,也不用担心电源问题,畅快体验液晶TV带来的视觉盛宴。2rFednc

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充电头网总结2rFednc

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氮化镓作为高转换效率宽禁带半导体材料的代表,基于氮化镓功率器件开发的快充方案,使用高度集成的氮化镓功率芯片,可以获得精简的外围电路,仅需搭配几颗降压MOS和VBUS开关管即可组成一个方案,有效减少PCB板占板面积和降低主板温度,有效提升功率密度,使得液晶TV获得更轻薄的设计和更低的研发成本,加入USB-C一线通方案可以让用户获得更好的体验感。2rFednc

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同时可以借助高频、高效的特性,实现产品的超薄设计和实现节能减排的目的,同时,高频的特点也推动了电源系统向高功率密度的发展,非常适用于工业、电动汽车、电能传输、机器人等电力系统的优化,从而提升能源利用率,构建起高效清洁的产业能源系统,助力"碳中和"和"双碳"战略的实现。2rFednc

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氮矽科技成立于2019年,是国内唯一聚焦功率氮化镓及其驱动器的研发和销售的公司,公司秉承卓越创新,绿色高效的质量方针,以优质的产品及服务,赢得了良好的业界口碑。公司明星产品PIIP GaN系列采用SiP封装技术,实现功率氮化镓芯片及其驱动芯片的封装集成,产品具有高集成度、高可靠性的特点,完全满足TV市场对产品的性能要求。2rFednc

责编:Ricardo
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