氮矽科技推出多款TV电源氮化镓充电方案

充电头网编辑部充电头网 2023-03-21

前言

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。

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。

TV电源市场规模

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。

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。

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。

氮矽TV电源市场布局

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

TV电源趋势

超薄设计

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。

USB-C一线通

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。

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。

充电头网总结

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。

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。

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。