Nye hurtige opladere bruger galiumnitrid: Presser USB-standarden til det yderste
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Nye hurtige opladere bruger galiumnitrid: Presser USB-standarden til det yderste

Nye galiumnitrid-baserede opladere vinder hastigt frem. De er mindre og kan oplade hurtigere. Den øverste oplader er galiumnitrid-baseret og kan oplade via fire USB-porte samtidig med 100W. Illustration: HyperJuice

De fleste opladere til bærbare computere vejer stadig tungt og fylder godt i tasken. Men over det seneste år er der dukket en række opladere op, der sætter gevaldigt turbo på dine elektronikprodukter.

De nye opladere har nemlig skiftet halvledermateriale fra det dominerende silicium til galiumnitrid, også kendt som GaN. Og udviklingen er gået stærkt, siden de første opladere kom frem i slutningen af 2018 med 30 W og 45 W, som så blev udvidet med to USB-porte, så man kan oplade flere enheder ad gangen.

Senest har virksomheden Hyperjuice annonceret, at de sender en 100 W-oplader på gaden til januar, der kan oplade fire enheder samtidig, to via USB-C og to med USB-A.

Galiumnitrid bliver af mange betragtet som et af de to nye halvledermaterialer, der står på spring til at overtage dominansen fra silicium. Den ene er siliciumkarbid (SiC), som især forventes at vinde frem til elbiler og andre store elektronikprodukter, mens galiumnitrid i stedet er tiltænkt en større rolle i mindre elektronikprodukter såsom opladere og belysning.

Fælles for de to materialer er, at de er mere effektive end silicium på grund af et større båndgab. Det betyder, at de kan håndtere en højere spænding, og at strømmen hurtigere kan løbe igennem enheden.

Læs også: LED-lys på vekselstrøm: Nyt halvleder-materiale kan presse LED-prisen ned

Illustration: HyperJuice

Taber mindre strøm undervejs

Ifølge HyperJuice kan brugen af galiumnitrid gøre en opladning op mod 100 gange hurtigere og 5 procent mere effektiv, samtidig med at den fysiske oplader bliver markant mindre end lignende eksisterende silicium-opladere.

Lige nu er udfordringen ikke så meget at skrue op for kapaciteten med de nye halvledermaterialer, men at de nuværende USB-standarder ikke tillader, at der sendes mere end 100 W strøm igennem en USB-port.

Ud over HyperJuice har virksomheder som Anker, Ravpower Mu One og flere andre løbende lanceret flere nye galiumnitrid-baserede opladere over det seneste år til både USB-C og USB-A.

Skulle du være blevet nysgerrig på den nye hurtige oplader med fire USB-porte fra HyperJuice, så må du indtil videre gå forgæves. På et enkelt døgn har virksomheden fået 7.000 forudbestillinger via en crowdfundingkampagne på Kickstarter, og det er ikke længere muligt at forudbestille opladeren. Den skulle dog blive sat til salg igen til februar næste år.

Ud over en hurtig opladning fra en mindre oplader er halvledermaterialet også kendetegnet ved at være mere effektivt til at overføre energi. Det betyder, at der tabes mindre energi i overførslen mellem opladeren og batteriet i form af overskudsvarme, og samlet set skal opladeren altså bruge mindre energi til en opladning.

Læs også: Selvforsynende elektronik snegler sig frem

Hvor energibesparende GaN-halvledere vil være i kommercielle forbrugerprodukter, er stadig en anelse uklart, men vurderingen svinger mellem 5 og 25 procent.

Hvis man erstatter silicium med det andet nye halvledermateriale, der konkurrerer med galiumnitrid, siliciumkarbid, som halvleder til den effektelektronik, der styrer motoren i en elbil, så forventes det at kunne forlænge rækkevidden på en opladning i en elbil med mellem 6 og 10 procent. Det har Danfoss Silicon Power tidligere fortalt Ingeniøren.

Læs også: Millioner af elbiler styres af sønderjyske elektroingeniører

Stadig umoden produktion

Galiumnitrid er langtfra et nyopdaget halvledermateriale og er blevet brugt i elektronik såsom LED-belysning siden starten af 1990’erne, ligesom halvledermaterialet er udbredt i eksempelvis radarer. Man brugte også galiumnitrid-halvledere i de laserdioder, der blev brugt til at læse Blu-Ray-discs.

Lige så hurtig, effektiv og energibesparende de nye galiumnitrid-opladere ser ud til at være, lige så høj er prisen også, og de nye hurtige GaN-opladere koster i dag markant mere end lignende silicium-baserede opladere.Det skyldes blandt andet, at hele leverandørkæden bag de nye halvledermaterialer stadig er umoden.

Råvareproduktionen er endnu ikke stabil, og fremstillingsprocesserne i storskala er stadig også mere omkostningstunge end de kendte silicium-processer.

Læs også: Elbilerne myldrer frem: Fremskynder overgangen til siliciumkarbid-chips

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Ifølge HyperJuice kan brugen af galiumnitrid gøre en opladning op mod 100 gange hurtigere og fem procent mere effektiv, samtidig med at den fysiske oplader bliver markant mindre end lignende eksisterende silicium-opladere.

5 % bedre effektivitet kan jeg gå med til og dermed også lidt mindre størrelse, da varmetabet bliver mindre, og måske kan man også anvende en højere frekvens, så transformatoren og udglatningen bliver mindre; men hvor kommer de 100 gange hurtigere opladning fra i forhold til silicium? USB Power Delivery og Qualcomms Quick Charge går begge op til 100 W (ved 20 V), fordi det er grænsen for en såkaldt Limited Power Source (LPS) i henhold til sikkerhedsstandarden IEC 60950-1; men det kan uden problemer håndteres med silicium med virkningsgrader på 90-95 %. Selv hvis man sammenligner standard USB på 5 V, 1,5 A = 7,5 W med en LPS, kan jeg ikke få 100/7,5 til at blive 100 gange.

  • 12
  • 1

1 watttime mindre spildvarme gange 2-3 milliarder opladere i 4-5 timer om dagen løber op i en anseelig energi besparrelse.

Men ingen grund til at løbe ud og udskifte velfungerende opladere i utide af den grund.

  • 0
  • 2

Jeg kan godt forstå problematikken, at mindre tab giver mindre varme OG der dermed i en lader med en vis fysisk størrelse kan pakkes flere udgang - og stadig være termisk balance.
Og jeg kan sagtens forstå de standarder, som begrænser effekten (strømstyrken) per udgang.

MEN jeg troede (tror fortsat), at det er det enkelte apparat som fastlægger sin ladestrøm i forhold til sin formåen ?
I bedste fald er der et handshake, som fastlægger strømstyrken indenfor laderens kapacitet. Derfor kan jeg lade både min iPhone og min iPad fra en lille flad, eller en større klumpet, lader. Og derfor kan der være problemer, handshake, med no-name ladere.

Så hele historien om at lade med høj effekt hviler vist på et tyndt grundlag ?
Men 2, 3 eller 4 udtag er da godt nok; 4 x 2 A x 5 V = 40 W.

P.S.: I artiklen står: "USB-standarder ikke tillader at der sendes mere end 100W strøm igennem en USB-port."
Jeg vil betakke mig for 100 W / 5 V = 20 A gennem mindre end 1 til 1,5 mm2 ledning.
Og DET er der nok ikke i mange USB-kabler.

  • 7
  • 1

I bedste fald er der et handshake, som fastlægger strømstyrken indenfor laderens kapacitet.

Det er der i bl.a. USB Power Delivery (USB-C), hvor udstyret vha. en kommunikation over den positive forsyningsledning forhandler med laderen om spænding og strøm i flere niveauer - se f.eks. https://en.wikipedia.org/wiki/USB-C .

Jeg vil betakke mig for 100 W / 5 V = 20 A gennem mindre end 1 til 1,5 mm2 ledning.

Det gør man heller ikke. De 100 W er kun ved 20 V, hvor strømmen bliver 5 A, og det kan håndteres på 0,5 mm2.

  • 6
  • 1

Jeg kan se, at der er et antal kombinationer:
- USB 1 til USB 4 (med undertyper)
og
- USB-A og USB-C, måske flere

Så "USB" er ikke bare "USB" og 5 V. Så blev jeg lidt klogere.

  • 5
  • 0

Og vil man have mere end en lader er det stadig muligt med deres 2x 5x og 10x pakker

MEN kickstarter er ikke en en webshop, og det er ikke et køb/buy men et pledge (jeg har svært ved at overstætte). Men pointen er at man lægger en pose penge og udbyderen vil førsøge at levere det ønskede produkt - Uden nogen garantier

Nu har HyperJuice så lykkedes med det før, så risikoen er der mindre end mange af de andre projekter. For dem er det lige så meget markedsføring som det er er reelt behov for kapital til udviklingen.

Nå ja, jeg har også smidt penge efter dem. En mindre strømforsyning kan man altid bruge og mangler noget til at erstatte en standard lenovo mursten

  • 0
  • 0

USB er oprindeligt defineret som en databus for PC'er og lignende udstyr til "ydere enheder" som mus, printer, modem, med den facilitet at der også kan overføres strøm til den ydre enhed. Den har så udviklet sig, og stikkene er blevet mindre. Micro-USB B går så hen og bliver et standard strømforsyningsstik for mobiltelefoner, og med USB-C nu et standard strømforsyningsstik. Man er i stand til at levere mere effekt så den også egner sig til større enheder. Adgang til USB-C betyder ikke nødvendigvis at man kommer til at kunne lade sin mobiltelefon eller andre ting hurtigere. Det kan batterierne der skal lades ikke tåle.

  • 1
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten