Geener ra mắt chip GaN hai chiều 100V cho bộ pin

Trong nhiều năm qua, người dùng công nghệ thường biết đến vật liệu bán dẫn GaN Gallium Nitride trên những củ sạc nhanh nhỏ gọn mát máy. Tuy nhiên, một bước ngoặt kỹ thuật lớn vừa xuất hiện: công nghệ GaN đang được phát triển cho mạch quản lý pin của pin dự phòng và trạm sạc thông qua giải pháp linh kiện GaN điều khiển dòng điện hai chiều.

Mới đây, hãng bán dẫn Geener Jingneng Microelectronics đã chính thức trình làng bộ giải pháp công suất gồm transistor GaN hai chiều 100V mã hiệu GE030E10VFQ và vi mạch điều khiển cổng kép GE1011SD. Trong bài viết thuộc chuyên mục Chube Lab hôm nay, hãy cùng tìm hiểu xem công nghệ GaN hai chiều là gì và giải pháp này hướng tới giảm hao phí điện năng và nhiệt sinh ra như thế nào.

Vì sao mạch bảo vệ pin sạc dự phòng truyền thống lại dễ bị nóng khi sạc nhanh

Để hiểu được giá trị đột phá của GaN hai chiều, chúng ta cần nhìn lại cách thức hoạt động của một bộ pin sạc dự phòng sạc nhanh hai chiều hiện nay:

• Đặc thù sạc và xả hai chiều: Một viên pin dự phòng luôn có hai chiều dòng điện đối nghịch nhau: chiều nạp điện vào pin khi cắm sạc tường và chiều xả điện ra ngoài để sạc cho điện thoại hay laptop. Mạch quản lý và bảo vệ pin (BMS) bắt buộc phải có khả năng ngắt dòng độc lập theo cả hai chiều để bảo vệ chống quá nạp hoặc quá xả.
• Điểm nghẽn từ cách ghép hai linh kiện đóng ngắt MOSFET ngược chiều nhau: Các bóng bán dẫn MOSFET silicon truyền thống chỉ có thể khóa dòng điện theo một chiều duy nhất do có sẵn một diode ký sinh bên trong. Do đó, để kiểm soát dòng điện hai chiều, các kỹ sư buộc phải ghép hai MOSFET ngược chiều nhau (Back-to-Back).
• Tổn hao nhiệt lượng lớn: Dù dòng điện chạy vào hay chạy ra, nó đều phải đi xuyên qua hai con chip liên tiếp. Khi bạn sử dụng các mức sạc nhanh công suất lớn từ 65W, 100W đến 140W, điện trở nội tại của hai con MOSFET này sẽ biến một phần năng lượng thành nhiệt lượng rất lớn, làm tăng nhiệt độ bo mạch bên trong thân pin.

Giải mã cấu trúc GaN hai chiều và ưu thế nội trở thấp chỉ 2.3mΩ

Khác biệt hoàn toàn với linh kiện silicon cũ, mẫu transistor Geener GE030E10VFQ được chế tạo trên nền tảng bán dẫn GaN-on-Silicon HEMT với cấu trúc độc đáo: một chân điều khiển (Gate) và hai chân dẫn điện (Drain D1, D2) đối xứng.

Nhờ thiết kế một chân điều khiển, hai chân dẫn điện này, chỉ cần duy nhất một linh kiện GaN nhỏ bé kích thước vỏ bọc FCQFN 4x6mm là đã có thể khóa hoặc mở thông dòng điện theo cả hai chiều sạc và xả:

• Điện trở khi dẫn điện thấp: Dưới điện áp kích hoạt cổng 5V, nội trở dẫn thông của chip chỉ đạt mức danh định 2.3mΩ và tối đa không quá 3mΩ. Mức điện trở này thấp hơn rất nhiều so với cụm hai MOSFET silicon truyền thống nối tiếp.
• Khả năng chịu dòng điện: Linh kiện hỗ trợ mức điện áp khóa hai chiều lên tới 100V và có thể chịu được xung dòng điện cực đại lên tới 370A ở nhiệt độ tiêu chuẩn 25°C.
• Tiết kiệm diện tích bo mạch: Giảm một nửa số lượng linh kiện công suất trên đường dẫn pin, giải phóng không gian quý giá bên trong thân vỏ để chứa thêm dung lượng pin hoặc thu gọn kích thước sản phẩm.
• Hướng tới giảm nhiệt do hao phí điện: Theo thông tin về giải pháp, mức giảm hao phí có thể tới 40% trong điều kiện so sánh được nêu. Đây không phải mức giảm 40% nhiệt độ vỏ của mọi pin dự phòng.

Vi mạch điều khiển chuyên dụng GE1011SD phản ứng ngắt mạch nhanh

Đi kèm với transistor công suất là vi mạch điều khiển cổng chuyên dụng Geener GE1011SD đóng gói chuẩn chân SOP-8 nhỏ gọn, có nhiệm vụ kết nối trực tiếp với chip vi điều khiển MCU hoặc chip đo đếm pin AFE.

Chip điều khiển hỗ trợ dải điện áp vận hành rộng từ 40V đến 120V, tiêu thụ dòng điện tĩnh cực thấp chỉ 8µA để tránh gây hao pin khi để thiết bị ở chế độ chờ. Đặc biệt, hai ngõ vào điều khiển sạc CHG và xả DSG có khả năng phản ứng đóng cắt cực nhanh trong vòng phần triệu giây, lập tức ngắt dòng hỗ trợ bảo vệ bộ pin nếu hệ thống phát hiện hiện tượng quá nhiệt, quá tải hoặc ngắn mạch ngoài ý muốn.

Giảm 41%

Pin dự phòng Cuktech LPB200NC 20000mAh 55W 2 cáp USB-C

1.109.000₫ 1.890.000₫

Giảm 41%

Pin dự phòng Cuktech PB060 6000mAh 55W CCC

669.000₫ 1.140.000₫

Giảm 41%

Pin dự phòng Vention XGY 10000mAh 22.5W kèm cáp

439.000₫ 750.000₫

Giảm 42%

Pin dự phòng Vention FKP 10000mAh 22.5W sạc Apple Watch

649.000₫ 1.110.000₫

Giảm 41%

Pin dự phòng Vention FKQ 10000mAh 22.5W sạc từ tính

579.000₫ 980.000₫

Giảm 41%

Pin dự phòng Vention FKG 27000mAh 200W màn hình TFT

2.189.000₫ 3.730.000₫

Xem thêm

Lợi ích thực tế cho người dùng phụ kiện công nghệ tại Chube.vn

Việc ứng dụng vật liệu bán dẫn GaN hai chiều vào hệ thống quản lý pin BMS mở thêm hướng phát triển cho các dòng trạm sạc dự phòng và pin sạc dự phòng công suất lớn. Giải pháp hướng tới những thiết bị sạc nhanh hai chiều 100W đến 140W với thiết kế mỏng nhẹ hơn, hiệu suất truyền tải cao hơn và hỗ trợ kiểm soát nhiệt độ khi sạc.

Mua pin sạc dự phòng và củ sạc GaN chính hãng tại Chube.vn

Tại Chube.vn, chúng tôi luôn đi đầu trong việc cập nhật các dòng pin sạc dự phòng công nghệ mới, củ sạc GaN thông minh và trạm sạc di động chất lượng cao đến từ các thương hiệu uy tín hàng đầu như Anker, Ugreen, Baseus, Cuktech.

MUA NGAY TẠI CHUBE.VN - MIỄN PHÍ GIAO HÀNG TOÀN QUỐC

Lựa chọn mua sắm phụ kiện công nghệ tại Chube.vn với 5 cam kết dịch vụ dành cho khách hàng:

• Miễn phí giao hàng toàn quốc.
• Hỗ trợ giao hàng hỏa tốc trong ngày tại TP.HCM.
• Mua hàng dễ dàng ngay tại website, không cần tài khoản.
• Bảo hành chính hãng uy tín, an tâm sử dụng.
• Đội ngũ tư vấn nhiệt tình, hỗ trợ kỹ thuật tận tâm trước và sau khi mua.

Nguồn tham khảo: chongdiantou.com