从PD快充到服务器电源，低压GaN应用领域逐步拓展

前言

高压GaN已在消费级USB-PD快充的一次侧大规模应用，凭借高击穿场强、低栅极电荷参数与高速开关特性，可大幅增加开关频率，并降低磁性元件数量与散热配置，推动20W~300W AC-DC产品功率密度快速提升。相比之下，低压GaN过去受制于成本、封装与驱动生态成熟度，商用渗透率有限。近两年随产能正价、封装/热设计优化与驱动兼容性改善，低压GaN开始进入规模化布局阶段。为此，本文将系统梳理低压GaN在PD快充、车充、移动电源、笔记本电脑、BMS保护、直流电源模块、激光雷达与机器人等典型场景中的实际应用。

PD快充应用

在PD快充中，输出电压普遍在5~48V。传统硅MOS做次级同步整流时，其输入电容大、体二极管反向恢复慢，频率一旦拉高，驱动损耗和反向恢复损耗都会上升，但换用氮化镓可解决上述问题。

使用氮化镓代替传统硅MOS，器件的输入电容大大减小，高频驱动的功耗也将明显降低。提高电源的开关频率也就成为了可能，体积得到显著优化。但目前低压氮化镓成本目前仍比硅，但随8英寸低压氮化镓产能逐步释放，预计未来差价将会逐步降低，全面氮化镓设计降普遍铺开。

车充应用

车充实现PD快充主要依赖升降压电路，将汽车点烟器接口的12V/24V电源输如的固定电压，按照负载需求转换为协议芯片所属的电压。

随着现在PD3.1多口车充的普及，车充也在功率密度上做减法，将车充内部的内部升降压电路的硅MOS全部替换成氮化镓，有助于进一步提高转换效率，提高功率密度，降低汽车耗电量。

美容仪

近期，我们注意到极萌推出一款内置氮化镓集成方案的超声美容仪，凭借氮化镓高频高效特性，实现超声聚能和能量稳定传输，这是氮化镓器件在个护领域的首个商业化落地项目，具有开拓性和实用性。

传统美容仪超声波驱动电路常采用分离放置器件，占板空间大、设计复杂，制约其向小型化、高效化发展。而使用内置氮化镓集成驱动的低压氮化镓可有效减少外围元件数量、提升效率、延长单次使用时长，增加美容仪的灵活性。

车载扩展坞

低压氮化镓可在车载扩展坞的升降压电路应用，可助力产品实现多档位PD快充，并同时可保证大功率快充时的效率和温升。

在此类产品中应用氮化镓器件可降低损耗，减小发热，并可缩减电感、电容的使用规格和数量，助力产品在缩减体积的同时，降低取电损耗，间接延长汽车续航。

锂电保护

通过在BMS系统中使用低压氮化镓器件，可大幅降低了占板空间以及寄生参数，并且有效削减了系统成本，并能够为系统提供更高的安全裕量，降低电路故障概率，有效满足电池包BMS系统场景应用需求。

移动电源

最近，酷态科推出一款氮化镓移动电源——15号超级电能卡Air，其同步升降压电路采用E-mode低压氮化镓，实现5V~28V双向输入/输出。

其内置的E-MODE氮化镓器件可减小驱动级损耗，提高开关频率，从而减小外围元件数量以及体积。同时，低压氮化镓封装面积更小，占板面积少。在PD3.1高功率移动电源中用氮化镓取代传统硅MOS可实现更轻薄设计。

笔记本电脑

低压氮化镓可用于笔记本电脑主板DC-DC升降压转换电路，可将适配器输入的19V~20V电压或电池输出电压转换为5V、3.3V、1.2V，供CPU、GPU、内存、以及芯片组使用。

其核心价值在于可降低功率器件使用数量、体积，并降低发热、提升效率，从而支持更轻薄的设计、性能释放更强以及续航更持久的笔记本电脑产品。

DC-DC砖块电源

为了满足数据中心高功率密度的需求，48V-12V DC-DC砖块电源方案在原边和副边换用干花椒可以最大限度地提高功率密度并简化电路，并将开关频率提升至MHz级别，同时还可大幅提升产品峰值效率。

激光雷达

激光雷达可以以厘米级精度探测周边环境的三维信息，并识别出物体的距离和轮廓。激光雷达中需要非常短的脉冲，来实现高分辨率，并且需要足够的峰值功率，来保证必要的距离。通过高分辨率和距离来满足自动驾驶和辅助驾驶应用要求。

激光雷达相当于车辆的眼睛，需要非常短的时间来测量车辆对于障碍物的距离和形状，通过车载计算机处理控制避免发生碰撞。

通过应用氮化镓器件控制激光二极管的工作，氮化镓在激光雷达应用中可以提供＜1纳秒的下降和上升时间，满足高耐压和峰值电流的需求，为激光雷达低价格，小体积，高性能的追求提供了理想的解决方案。

机器人

现阶段，人形机器人、四足机器人概念较为火热，国内外人形机器人概念股持续融资。而其后催生的问题便是如何解决机器人伺服电机驱动问题。在整个机器人中为精准模仿人体动作，需要部署数十个伺服电机，且人形机器人的伺服系统对于控制精度、尺寸以及散热均有更高要求。

而氮化镓的核心优势便是开关频率高，伺服电机驱动换用低压氮化镓可大幅提升PWM开关频率，降低电机损耗，并降低电容的规格以及使用数量，可进一步降低驱动电路设计复杂度和体积，提升关节电机灵活性。

手机/平板电脑

早在2021年，OPPO变首次把低压氮化镓开关管放进手机内部，用于快充路径管理。一颗氮化镓管就能替代两颗传统硅MOS，实现双向关断；其低导阻、高效率可把损耗压到硅MOS的几分之一，显著减少发热和压降。

现如今随手机/平板电脑快充功率提升至百瓦以上、部分私有协议充电电流达10A甚至更高，传统硅MOS需额外散热。氮化镓凭借极低阻抗让保护板无需导热材料也能保持低温，从而支持更高功率、更长持续快充，并简化设计、降低成本。

充电头网总结

低压氮化镓从快充PD适配器到车充，再到美容仪、笔电，低压氮化镓正在复制高压GaN的成功路径，用“更低损耗、更高频率、更小体积”三重优势，把系统级效率、功率密度和用户体验一次性推向新高。过去制约它的成本、驱动生态和供应链瓶颈，逐步在8英寸晶圆、兼容硅MOS驱动的前提下被逐个击破。可以预见，随着产能持续增长，低压GaN或将成为未来电子产品内低压功率器件的首选。