本內容來源於@什麼值得買SMZDM.COM｜作者：沈潔
創作立場聲明：GaN 高頻開關電源 是現代最先進的電源技術，希望有更多的朋友能享受到這份高科技帶來的美好生活。
作為一名專業的開關電源設計工程師。看到小米推出的65W GaN充電器的拆解圖片之後是非常激動的。毫不猶豫的下單購買了兩個。用行動表示了自己的支持。但是很多人並不了解小米65W GaN充電器設計的精湛之處。所以這裡我就專門給大家從專業的角度點評一次。小米65W GaN充電器。
為什麼是65W？
因為70W以上，為了符合國家對功率因數的要求，就不得不使用PFC主動功率因數校正電路了，體積就徹底壓不住了。所以一般65W以上就直接做100W了。
這款DER-602 100W電源右下角就是PFC所用的變壓器，可以看到和主變壓器體積幾乎沒有任何區別了。
圖片全部是從充電頭之家網站盜圖。我自己就不拆我自己的充電頭了。
體積更重要還是發熱更重要？
很多人可能覺得小米65W GaN充電器 的發熱還是比較厲害的。認為小米65W GaN充電器的效率並沒有想像中的這麼高。其實你們可能不太了解者之間是可以轉換的。
通過改變開關電源的工作頻率這個中間變量，可以大幅度的縮小開關電源的體積。變壓器，濾波電容，等等主要占體積的元器件都可以因為頻率提高而縮小體積。
而提升頻率的代價就是增加了開關次數，每次開關的損耗不變的前提下，功耗就這樣增加了。GaN旗艦相對於傳統的MOS管最大的優點其實是開關頻率更高，和導通內阻更低。總而言之就是發熱更小，速度更快。
小米65W GaN充電器 這次選用的是 GaNFast晶片，大家應該注意到了，這個晶片主打的就是高速開關，最高2Mhz的開關速度驚艷全球。以前也有人試圖使用傳統矽基MOS管實現這件事情，但是代價是非常慘烈的。那就是發熱嚴重，被迫無奈必須使用散熱片。那樣就反而損失了體積這個我們希望換取目標。
簡而言之，GaNFast 就是通過提高頻率，縮小了體積。放棄了低發熱的特性。代價是GaN的高成本。
接下來我們來聊聊，為了實現這個1Mhz的高開關頻率小米所付出的代價。
代價一，1Mhz高頻率控制器。
為什麼我們會知道這個開關電源的工作頻率是1Mhz，就是因為選用的這顆控制器的頻率上限就是1Mhz。其實1Mhz高頻的開關電源控制器非常的稀少。鳳毛菱角。
代價二，平面PCB變壓器。
變壓器作為開關電源最占空間的元器件。它的瘦身對於整個電源是至關重要的。如果它不能瘦下來，整個開關電源的體積就沒有辦法減下來。小米的這個平面PCB變壓器，其實用到了兩項核心技術，一項是平面磁芯技術，許多變壓器，雖然使用了平面磁芯，但是依然使用的傳統漆包線，或者扁平線繞制的。並不一定非要用PCB來替代繞組。另一項技術當然就是PCB繞組技術了。PCB繞組其實是平面變壓器的極致做法。
如果我們仔細看，會發現，其實這塊PCB不僅僅替代了傳統的變壓器繞組，更重要的是連同步整流器件，濾波器件也全部集成在了PCB之上。這是為了儘可能縮小體積，減少高頻走線長度所必須的技術手段。
代價三，鉭電容濾波輸出
PCB變壓器繞組上的濾波電容，大家看到了不，這是鉭電容，1Mhz的高開關頻率，傳統的固態電容基本已經可以全部罷工了，為什麼很多開關電源的工作頻率都在133khz以下，就是為了方便適配固態電容濾波，畢竟主流固態電容的最低內阻頻率就在100khz
代價四，貼片安規電容
大家仔細看，電路板中間的 ISI 符號的四顆大電容，這是貼片安規電容。相較於傳統的直插安規電容，體積更小，價格更貴。之前風華有生產過，但是一直推廣不起來。
代價五，雙路貼片整流橋堆
為了降低發熱，這裡使用了兩顆整流橋作為高壓整流所用。每顆整流橋可以整流3A，合起來就是6A。不過可惜的是，這並不是最新的肖特基型貼片整流橋堆。現在最先進的肖特基型整流橋堆可以達到4A的大電流整流。
賽普拉斯CYPD3174協議晶片，不僅僅支持眾多快充協議，最重要的是，它居然還能支持小米27W tuber閃充。內置的32位 ARM cortex-M0晶片堪稱強大。
其實小米這款GaN充電器，整個黑科技滿滿，到處都是可圈可點的新技術。設計師的功利非同一般。更多的諸如貼片熱敏電阻，貼片保險絲什麼的就不一一介紹了。
第一個小米65W GaN充電器 小米官網原價購買的訂單截圖
第二個是京東購買的，這兩天京東突然有貨了，就用plus券-5元，白條-3元。再次購入
實物正面照片
實物背面照片
右側是Ravpower 61W充電器，用的就是PowiGaN
最後給這兩顆GaNFast晶片一個特寫吧，現在這波最火的兩個GaN器件，一個就是GaNFast，另一個是PI公司的PowiGaN。我作為一名PowiGaN設計的高級工程師，非常佩服同行的能力，對他表示最高的誠摯致意。特此撰文，幫助他讓更多人了解開關電源設計這個行業的技術最新動態。
2020年3月19日 沈潔