شارژر GaN چیست؟ ۳ تفاوت مهم با شارژر معمولی

شارژر GaN شارژری است که در مدار تبدیل برق آن، به‌جای ترانزیستورهای سیلیکونی، از ترانزیستورهای گالیم نیترید (Gallium Nitride) استفاده شده است. نتیجه‌ی این تغییر، شارژری کوچک‌تر و سبک‌تر با همان توان خروجی است؛ اما سرعت شارژ گوشی یا لپ‌تاپ شما را نه جنس تراشه، بلکه توان شارژر و پروتکل شارژ سریع تعیین می‌کند. در این مقاله می‌بینید GaN دقیقاً چه چیزی را عوض می‌کند، چه چیزی را عوض نمی‌کند و چطور شارژر مناسب خود را انتخاب کنید.

شارژر GaN چیست؟

هر شارژر دیواری برق متناوب پریز را به برق مستقیم با ولتاژ پایین تبدیل می‌کند تا باتری دستگاه بتواند آن را بپذیرد. قلب این تبدیل، ترانزیستورهایی هستند که با سرعت زیاد قطع و وصل می‌شوند و همراه با ترانسفورماتور، سلف‌ها و خازن‌ها، ولتاژ را پایین می‌آورند. در شارژرهای قدیمی‌تر این ترانزیستورها از سیلیکون ساخته می‌شوند؛ در شارژر GaN، ترانزیستورهای اصلی از گالیم نیترید هستند.

گالیم نیترید یک نیمه‌رسانای «پهن‌شکاف» (wide bandgap) است. به گفته‌ی شرکت EPC، سازنده‌ی ترانزیستورهای GaN، شکاف انرژی گالیم نیترید حدود ۳٫۴ الکترون‌ولت است، در حالی که این عدد برای سیلیکون حدود ۱٫۱ الکترون‌ولت است. شکاف انرژی بزرگ‌تر یعنی ماده می‌تواند میدان الکتریکی قوی‌تری را بدون شکست تحمل کند؛ طبق یادداشت فنی همین شرکت، میدان الکتریکی بحرانی GaN حدود ۳٫۳ مگاولت بر سانتی‌متر و سیلیکون حدود ۰٫۲۳ مگاولت بر سانتی‌متر است.

پس «GaN» نام یک استاندارد شارژ نیست؛ نام جنس قطعه‌ای در داخل شارژر است. شارژر GaN همچنان از همان درگاه‌های USB-C یا USB-A و همان پروتکل‌های شارژ سریع استفاده می‌کند که شارژرهای سیلیکونی به کار می‌برند.

چرا گالیم نیترید شارژر را کوچک‌تر می‌کند؟

بزرگ‌ترین قطعه‌های یک شارژر معمولاً ترانزیستورها نیستند؛ ترانسفورماتور، سلف‌ها، خازن‌ها و هیت‌سینک هستند. اندازه‌ی این قطعه‌های غیرفعال به فرکانس کلیدزنی بستگی دارد: هرچه ترانزیستور سریع‌تر قطع و وصل شود، ترانسفورماتور و فیلترهای کوچک‌تری لازم است.

شرکت Navitas، از سازندگان تراشه‌های GaN برای شارژر، توضیح می‌دهد که فرکانس کلیدزنی در طراحی‌های سنتی حدود ۶۵ تا ۱۰۰ کیلوهرتز بوده و تراشه‌های GaN امکان کار در فرکانس‌های بالاتر از یک مگاهرتز را می‌دهند؛ همین کار، اندازه‌ی ترانسفورماتور، فیلتر و خازن را کم می‌کند. این شرکت ادعا می‌کند شارژرهای مبتنی بر تراشه‌هایش تا نصف اندازه و وزن طراحی‌های سیلیکونی قدیمی هستند. عامل دوم، تلفات کمتر است: ترانزیستوری که هنگام کلیدزنی انرژی کمتری را به گرما تبدیل کند، به هیت‌سینک کوچک‌تری نیاز دارد.

یک نمونه از همین دسته در فروشگاه، شارژر دیواری ۳۰ وات باسئوس GAN3 است که طبق مشخصات صفحه‌ی محصول، وزن آن ۴۳ گرم و ابعادش حدود ۳۰٫۵ در ۲۹ در ۳۸٫۴ میلی‌متر است و از پروتکل‌های PD 3.0، QC4+ و PPS پشتیبانی می‌کند.

فرق شارژر GaN با شارژر معمولی در عمل

برای اینکه انتظار درستی داشته باشید، جدول زیر نشان می‌دهد GaN کدام ویژگی را تغییر می‌دهد و کدام را نه:

نکته‌ی کلیدی ردیف آخر است. یک شارژر ۲۰ واتی GaN و یک شارژر ۲۰ واتی سیلیکونی که هر دو پاور دلیوری را پشتیبانی کنند، گوشی را با سرعت یکسان شارژ می‌کنند. مزیت GaN وقتی پررنگ می‌شود که توان بالا بخواهید: ساختن شارژر ۶۵ یا ۱۰۰ واتی در بدنه‌ای به اندازه‌ی شارژر قدیمی گوشی، بدون GaN دشوار است.

جمع‌بندی کوتاه: شارژر GaN سرعت شارژ را تغییر نمی‌دهد، اما شارژر GaN در توان یکسان کوچک‌تر و معمولاً خنک‌تر است. اگر شارژر GaN چنددرگاهی می‌خواهید تا گوشی و لپ‌تاپ را با هم شارژ کنید، پیش از خرید توان کل و پروتکل‌ها را بخوانید؛ برای یک گوشی ساده، شارژر GaN ۲۵ تا ۳۰ واتی هم کافی است.

آیا شارژر GaN گوشی را سریع‌تر شارژ می‌کند؟

به‌خودی‌خود، نه. سرعت شارژ را سه چیز تعیین می‌کند: توانی که شارژر می‌تواند بدهد، توانی که گوشی می‌تواند بپذیرد و پروتکلی که هر دو آن را بفهمند. رایج‌ترین پروتکل برای درگاه USB-C، پاور دلیوری (USB Power Delivery یا PD) است که سازمان USB-IF آن را تعریف کرده است.

طبق توضیح USB-IF، پاور دلیوری تا پیش از نسخه‌ی ۳٫۱ به ۱۰۰ وات محدود بود؛ یعنی ۲۰ ولت با کابل USB-C پنج‌آمپری. نسخه‌ی PD 3.1 با «محدوده‌ی توان گسترش‌یافته» (Extended Power Range یا EPR) ولتاژهای ثابت ۲۸، ۳۶ و ۴۸ ولت را اضافه کرد که به ترتیب توان ۱۴۰، ۱۸۰ و ۲۴۰ وات را ممکن می‌کنند. PPS (Programmable Power Supply) هم بخشی از پاور دلیوری است که به گوشی اجازه می‌دهد ولتاژ را در گام‌های کوچک تنظیم کند.

بنابراین اگر گوشی شما حداکثر ۲۵ وات می‌پذیرد، یک شارژر ۱۰۰ واتی GaN آن را سریع‌تر از یک شارژر ۲۵ واتی سازگار شارژ نمی‌کند. آنچه از GaN به دست می‌آورید، امکان شارژ هم‌زمان چند دستگاه یا شارژ لپ‌تاپ با شارژری جمع‌وجور است.

راهنمای انتخاب شارژر GaN مناسب

به‌جای شروع از برچسب GaN، از نیاز خودتان شروع کنید و به ترتیب به این پرسش‌ها جواب دهید:

1. دستگاه شما چند وات می‌پذیرد و با چه پروتکلی؟ این عدد را در مشخصات رسمی سازنده‌ی گوشی یا لپ‌تاپ پیدا کنید و ببینید از پاور دلیوری، PPS یا پروتکل دیگری پشتیبانی می‌کند.
2. چند دستگاه را هم‌زمان شارژ می‌کنید؟ در شارژرهای چنددرگاهی، توان کل بین درگاه‌ها تقسیم می‌شود. جدول تقسیم توان را در صفحه‌ی محصول ببینید؛ عدد روی جعبه معمولاً حداکثر یک درگاه یا مجموع همه‌ی درگاه‌هاست.
3. لپ‌تاپ هم در کار است؟ لپ‌تاپ‌هایی که با USB-C شارژ می‌شوند معمولاً توان بسیار بیشتری از گوشی می‌خواهند؛ توان شارژر اصلی لپ‌تاپ را ملاک بگیرید. کابل هم باید توان لازم را تحمل کند: طبق USB-IF، توان ۱۰۰ وات در ۲۰ ولت به کابل USB-C پنج‌آمپری نیاز دارد.
4. اندازه و وزن برای شما مهم است؟ اگر شارژر را همیشه در کیف دارید یا در سفر هستید، GaN در توان‌های بالا بیشترین تفاوت را ایجاد می‌کند.

دو مثال عملی

فرض کنید فقط یک گوشی دارید که با پاور دلیوری و PPS حدود ۲۵ وات شارژ می‌شود. یک شارژر یک‌درگاهی ۲۵ تا ۳۰ واتی کافی است و انتخاب نسخه‌ی GaN بیشتر به خاطر اندازه‌ی کوچک‌تر آن است. حالا فرض کنید گوشی، تبلت و یک لپ‌تاپ USB-C دارید و می‌خواهید فقط یک شارژر در کیف باشد. اینجا شارژری مثل شارژر ۶۵ وات سه‌درگاهی بیسوس Cube Pro معنا پیدا می‌کند که طبق صفحه‌ی محصول دو درگاه USB-C و یک درگاه USB-A دارد، حداکثر ۶۵ وات را از یک درگاه می‌دهد و ۱۵۴ گرم وزن دارد.

برای مقایسه‌ی گزینه‌های دیگر با توان‌ها و تعداد درگاه‌های متفاوت، فهرست شارژرهای دیواری و فندکی فروشگاه را ببینید و از فیلتر توان استفاده کنید. برند، گارانتی و مشخصات هر کالا در صفحه‌ی خود همان محصول ذکر شده است.

پرسش‌های رایج

آیا شارژر GaN به باتری گوشی آسیب می‌زند؟

جنس ترانزیستور شارژر تعیین نمی‌کند چه جریانی وارد باتری شود. مدیریت شارژ باتری را مدار داخل گوشی انجام می‌دهد و شارژر فقط توانی را می‌دهد که گوشی از طریق پروتکل درخواست کرده است.

آیا شارژر GaN داغ نمی‌شود؟

هر شارژری هنگام کار گرم می‌شود. تلفات کمتر GaN گرمای کمتری در توان یکسان ایجاد می‌کند، اما چون بدنه کوچک‌تر است، گرم شدن سطح آن در توان بالا طبیعی است.

از کجا بفهمم شارژری GaN است؟

سازنده معمولاً این را در نام مدل یا مشخصات فنی ذکر می‌کند. از ظاهر یا وزن به‌تنهایی نمی‌شود با اطمینان نتیجه گرفت.

آیا با شارژر GaN می‌توانم آیفون و سامسونگ را شارژ کنم؟

بله، اگر شارژر پروتکل مورد نیاز گوشی را داشته باشد. در مشخصات رسمی گوشی ببینید از پاور دلیوری، PPS یا پروتکل دیگری پشتیبانی می‌کند و همان را در مشخصات شارژر پیدا کنید.

منابع

1. EPC: گالیم نیترید چیست
2. EPC: یادداشت فنی مقایسه‌ی سیلیکون و GaN
3. Navitas: انقلاب GaN در شارژ سریع
4. USB-IF: شارژر USB با پاور دلیوری

ویرایش: حمیدرضا صالح

این مطلب را تحریریه دیجی‌نوبل با کمک هوش مصنوعی و بر پایه منابعِ فهرست‌شده در پایان آن تهیه کرده است. اگر نکته‌ای نادرست دیدید، از راه صفحهٔ «تماس با ما» یا چت آنلاین خبرمان کنید.