基于芯干线氮化镓与碳化硅的100W电源适配器方案

半导体器件作为现代电子技术的核心元件，广泛应用于集成电路、消费电子及工业设备等场景，其性能直接影响智能终端与装备的运行效能。以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的第三代宽禁带半导体，凭借高功率密度与能效优势，正推动电子设备技术革新。

本次评测对象为搭载了芯干线前沿技术的氮化镓与碳化硅的100W电源适配器方案（12V/8.33A），将重点测试转换效率、开机延迟及掉电保持时长等关键性能指标，查看第三代宽禁带半导体互相搭配下的优势。

1方案介绍

芯干线12V 8.33A 100WDemo方案

实物图

正面

背面

尺寸为：81.5*56*24mm

其裸板功率密度为：0.91W/平方厘米

方案参数

原理图

2方案实测

转换功率

测试说明：

在冷机，短路NTC 20%至满载的情况下分别输入110v和220v电压。

测试结果：

在110V电压输入，20%负载至满载的情况下，通过计算得出其转换功率为92.0%、93.3%、93.6%、93.8%、93.9%。

在220v电压输入，20%负载至满载情况下，通过计算得出其转换效率为93.0%、95.0%、95.7%、95.8%、96.0%。

待机功耗

开机延迟时间

测试说明：

分别输入电压110V和220V，系统满载状态下查看开机延迟时间

测试结果：

110V电压输入下，其自运行开机延迟时间为524ms。

220V电压输入下，其自运行开机延迟时间为583ms。

掉电保持时间

测试说明：

分别输入电压110V和220V，系统满载运行下查看掉电保持时间。

测试结果：

110V电压输入下，其掉电保持时间为34.6ms。

220V电压输入下，其掉电保持时间为35.4ms。

动态测试

测试说明：

在输入电压110V和220V，25~75%负载状态下,分别测试最小输出电压和最大输出电压数值

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，最小输出电压和最大输出电压均为12.02v、12.32v。

空载纹波

测试说明：

在输入电压110V和220V，使用探头加

10uF+0.1uF电容，20MHz带宽，空载状态下分别测试输出电压峰峰值

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，空载纹波输出电压峰峰值分别为30mv和40mv。。

满载纹波低频

测试说明：

在输入电压110V和220V，使用探头加10uF+0.1uF电容，20MHz带宽，满载状态下分别测试输出电压峰峰值。

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，满载波纹低频输出电压峰峰值均为20mv。

满载纹波高频

测试说明：

在输入电压110V和220V，探头加10uF+0.1uF电容，20MHz带宽，满载状态下分别测试纹波高频输出电压峰峰值

测试结果：

在分别输入110V和220V电压后，满载纹波低频输出电压峰峰值均为20mv。

电子锐评

在这个功率等级，且在输出为12V的情况下，能达到高输入96%的效率和低输入93%的效率。板上所使用的GaN MOS及SiC二极管在其中起了关键作用

3产品特点

本次测评该款Demo当中的氮化镓和碳化硅是采用了芯干线的两款产品，分别是X3G6516B5氮化镓开关管以及XD065A0065碳化硅二极管。

下面我们看一下这两款产品的功能特点

X3G6516B5氮化镓开关管

核心参数

650V增强型耐压设计，导通电阻150mΩ，工作电流13A

性能优势

低导通电阻与输入电容，提升能效表现

零反向恢复损耗，支持高频电路运行

适用于PFC升压拓扑结构，优化电源系统功率密度

应用领域列举

消费电子：

快充设备与无线充电模块—利用高频特性提升能量传输效率，实现更紧凑的轻量化设计。

工业电子：

功放—高频特性提升能量传输效率，实现更小体积，更轻重量，发热现象大幅减少，功率密度高。

逆变器—耐高温特性保障户外环境稳定性，同时提升能源转换效率并缩减系统体积。

适配器—可实现更高的电子迁移率、禁带宽度、更低的导通电阻。

服务器电源—高频特性优化电源模块设计，减少元器件数量并提升功率密度。

车载电子：

车载充电器—适配高压平台的高效电能转换，显著缩小器件体积，满足电动汽车空间约束。

XD065A0065碳化硅二极管

核心参数

650V耐压等级，163℃高温环境下稳定输出6A电流

性能优势

零反向恢复电流特性，降低开关损耗

正温度系数特性，支持多器件并联扩容

高频开关兼容性，配合低散热需求设计

应用领域列举

工业电子：

功放—良好的散热能力，高输出状态更可稳定运行。

逆变器—高热导与耐高温特性优化散热能力，支持复杂环境下的高效能源转换场景，更可提供更长续航能力。

适配器—提供优异的高温性能和可靠性，并支持更高的功率和更高的电压。

服务器电源—优异的热管理能力带来更高的可靠性，保障系统整体的稳定运行。

车载电子：

车载充电器—具有极高的击穿电场强度，可适应更高的工作温度，可提高系统的可靠性和寿命。

协同应用价值

两款器件在PFC电路中搭配，共同构建高可靠性、高功率密度的第三代半导体解决方案，适用于工业电源、新能源设备等高性能场景。因此使其该款Demo方案在高集成微型化、高功率密度与高能量效率上均保持着优异的数值。

4总结

第三代宽禁带半导体技术起源于20世纪50年代，历经材料创新、场景适配、规模降本和生态构建的发展路径。当前在超宽禁带材料突破与碳中和目标驱动下，正重塑能源、通信等领域的底层技术架构。

芯干线作为专注氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）及半导体领域以技术为核心驱动力的国产企业，依托全产业链能力布局，产品已覆盖消费电子、工业控制及新能源等多领域，持续支撑推动着国内半导体产业自主化进程。