GaN-technologie: Revolutie in het snelladen van mobiele apparaten

Het aantal mobiele apparaten in het dagelijks gebruik blijft groeien, en daarmee ook de eisen aan opladers. De nieuwe standaard op de markt wordt GaN-technologie (Gallium Nitride), oftewel galliumnitride. Hieronder leggen we uit hoe dit materiaal verschilt van traditioneel silicium en welke voordelen het biedt bij netstroomladers.

Wat is GaN?

GaN, oftewel galliumnitride, is een halfgeleider die al jarenlang in de elektronica wordt gebruikt, onder meer bij de productie van leds en radiocomponenten. In de afgelopen jaren is het met succes begonnen silicium in netadapters te vervangen. Traditionele opladers zijn gebaseerd op silicium (Si), dat fysieke beperkingen kent wat betreft schakelfrequenties en warmteafvoer. Door galliumnitride toe te passen, kunnen opladers kleiner, energiezuiniger en beter bestand tegen zware belasting worden ontworpen.

Goed om te weten: De Nobelprijs voor de Natuurkunde in 2014 werd toegekend aan Isamu Akasaki, Hiroshi Amano en Shuji Nakamura voor de ontwikkeling van efficiënte blauwe ledlampen op basis van galliumnitride. Zonder de blauwe led zou de creatie van witte ledverlichting niet mogelijk zijn geweest.

De toepassing van GaN-technologie in opladers.

De grootste uitdaging bij het ontwerpen van krachtige opladers is de warmteafvoer. Traditionele siliciumladers moeten een voldoende grote behuizing en zware koellichamen hebben om oververhitting van componenten te voorkomen. Het gebruik van GaN-transistoren maakt het mogelijk om de afmetingen van apparaten aanzienlijk te verkleinen met behoud van hoge vermogensspecificaties.

Hierdoor passen moderne meervoudige opladers in de palm van je hand, terwijl ze voldoende vermogen bieden om tegelijkertijd een laptop, smartphone en andere accessoires via een enkel stopcontact van stroom te voorzien.

Voordelen van GaN-technologie.

Hogere energie-efficiëntie

Opladers op basis van galliumnitride kenmerken zich door een hoger energierendement, wat betekent dat er minder energie verloren gaat in de vorm van warmte. Het is hierbij goed om te onthouden dat GaN zelf het opladen van een telefoon niet versnelt. De laadsnelheid is afhankelijk van het vermogen van de lader en de ondersteunde protocollen (zoals USB Power Delivery of PPS), en niet van het materiaal van de transistoren. Galliumnitride maakt het echter wel mogelijk om veel vermogen te leveren vanuit een veel kleinere behuizing.

Kleinere afmetingen en een lager gewicht

Dankzij GaN-technologie kunnen opladers aanzienlijk kleiner en lichter zijn dan traditionele siliciummodellen met hetzelfde uitgangsvermogen. Door de compacte afmetingen neemt de adapter minimale ruimte in beslag in een reistas of rugzak en blokkeert hij geen aangrenzende stopcontacten in een stekkerdoos.

Hoger uitgangsvermogen in een kleine behuizing

Dankzij het hoge rendement kunnen fabrikanten in compacte behuizingen meerdere USB-C- en USB-A-poorten plaatsen met een totaal vermogen van 65 W, 100 W of zelfs meer. Hierdoor kunnen meerdere apparaten tegelijkertijd van stroom worden voorzien zonder dat er aparte laders nodig zijn.

Hoe werkt GaN-technologie?

Galliumnitride is een halfgeleider die in opladers een deel van de siliciumtransistoren vervangt. GaN-transistoren schakelen op een aanzienlijk hogere frequentie dan siliciumtransistoren (in megahertz in plaats van honderden kilohertz). Hierdoor kunnen transformatoren, filters en condensatoren in de voeding aanzienlijk kleiner zijn, waardoor de hele oplader compacter en lichter wordt.

Een hogere schakelfrequentie betekent ook minder energieverlies in de vorm van warmte. Daarnaast worden moderne opladers uitgerust met temperatuursensoren en besturingscircuits die continu de stroomparameters bewaken en het laadprofiel aanpassen aan het aangesloten apparaat.

Waarom kiezen voor opladers met GaN-technologie?

De keuze voor een GaN-oplader betekent vooral gemak dankzij de compacte afmetingen en veelzijdigheid. Eén adapter met het juiste vermogen kan een smartphone, tablet, draagbare console en ultrabook van stroom voorzien. Vanwege het hoge rendement en de compacte vormgeving vervangen GaN-opladers geleidelijk de oudere siliciumontwerpen.

Aanbevolen GaN-opladers

Als Amazon-Partner verdien ik aan in aanmerking komende aankopen.

Samenvatting

GaN-technologie vormt een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van schakelende voedingen. Het maakt het mogelijk om een hoog vermogen te combineren met compacte afmetingen en een minimale opwarming van de behuizing. Een goed gekozen oplader van dit type helpt om het aantal adapters dat thuis, op kantoor en op reis wordt gebruikt te beperken.

Bronnen

• Navitas: The GaN Revolution in Fast Charging & Power Conversion - pagina van de fabrikant (navitassemi.com)
• Phihong: Why Are GaN Chargers Better Than Silicon-Based Chargers? - vakartikel (phihong.com)
• NobelPrize.org: The 2014 Nobel Prize in Physics - Press release - vakartikel (nobelprize.org)
• USB-IF: USB Charger (USB Power Delivery) - vakartikel (usb.org)