氮化镓充电器其中的门道是什么？
从去年开始，随着一股席卷科技圈的环保风潮，越来越多手机品牌相继取消随机附送充电器。这可把很多人搞得一头雾水：不给充电器，这手机你让我怎么用？虽说有些厂商也推出了“加量不加价”或者“以旧换新”的套路，但总归不如直接给来得爽快，消费者吐槽也就在所难免了。
不过就算厂商不给，你手上多半也已经有一堆能用的充电器了。就比如用 iphone 的各位，谁家里还没几个“五福一安”呢？可是能用归能用，架不住它充电慢啊。想提速也有办法，你可以拿同品牌笔记本的原装充电器来试试，比如这个：
肯定有人要问了，这可是个 61w 的充电器啊，还不把手机给充炸了？其实大可不必担心，因为 61w 只是最高输出功率，从充电器的标注上就能看到，它还支持9v/3a 和 5.2v/2.4a 等多个输出档位。
充电的时候，手机和充电器会先“对个暗号”，确认彼此能接受的最大功率，谈妥了才开始充电。而它们“对暗号”用的“语言”，就是快充协议。
实测显示，给低电量的 iphone 12 pro max 充电时，macbook pro 原装充电器的输出功率稳定在 23w 左右，刚好达到 iphone 12 系列支持 pd 协议的功率上限，并不会火力全开，自然也就谈不上危险了。
不过用这么大的充电器来充手机，实在有点“杀鸡用牛刀”的意思，出门带着也不方便。按行业普遍认可的标准来算，它的功率密度只有 0.39，确实不算高。那有没有提高功率密度的办法呢？还真有，秘诀就三个字：氮化镓。
我们找来了京东销量排名靠前的几款 65w 氮化镓充电器，可以看到它们的功率密度都远高于 macbook pro 的原装充电器。这让我们很感兴趣，它们究竟是怎么做到的？
正好最近 anker（安克）推出了全新的氮化镓超能充系列，我们就拿 65w 这款来给大家讲讲其中的门道。
早期充电器的原理并不复杂：插座里 220v 的交流电，首先通过变压器把电压降下来，再经过整流滤波，就得到了手机能用的低压直流电。
充电器的块头之所以大，主要就是因为变压器太占地方。而要给变压器瘦身，就必须提高它的工作频率。但早期充电器里变压器的工作频率受限于 50hz 的交流电，没法改，于是人们就想出了新的办法：先把高压交流电整流滤波成高压直流电，加一个半导体开关，通过控制电路通断，把直流电的频率大幅提高，再送进变压器，降成低压直流电。变压器的工作频率上去了，体积也就减下来了。
而作为一种新型半导体材料，用氮化镓制成的半导体开关，频率是传统硅材料开关的 10 倍，变压器的体积就可以进一步缩小。所以你会发现，输出功率相同的充电器，用了氮化镓材料的，尺寸往往都会更小。
可是讲到这儿，我们的疑惑还是没有完全解开：都是 65w、都用了氮化镓，为什么各家产品的体积和功率密度还是有高下之分呢？跟 anker 的技术人员交流之后，答案逐渐清晰了起来：
首先，anker 65w 超能充采用了老牌电源方案供应商 pi (power integrations) 的新款反激式开关 ic，但他们并没有止步于“拿来主义”，而是在此基础上设计了第二代氮化镓方案，包括提高主芯片频率、升级拓扑结构、控制变压器体积、改善散热，以及采用三板堆叠技术提高内部空间利用率等等。
经过这一系列优化之后，第二代氮化镓方案的开关频率达到了上一代的近 2 倍，因此不仅充电器体积可以变得更小，能量利用效率也随之提高。
其次，anker 65w 超能充还采用了 acf 架构。这是一种软开关拓扑电路，由于实现了零电压开通，可以进一步减少半导体开关的损耗。而且 acf 架构还可以将每次开关损耗的能量回收再利用，从而进一步提高系统的转换效率，同时降低发热。
最后，anker 65w 超能充的折叠插脚也让它的收纳体积变得更小。要知道相比直插式设计，折叠插脚在 pcb 组装的时候会占据更多空间，所以 anker 在这款充电器的内部堆叠上应该还是下了不少工夫的。
道理讲清楚了，咱们也得来看看实际表现究竟如何。通过仪器检测可以看出，anker 65w 超能充虽然不支持华为和 oppo 系的私有快充协议，但对 qc、pd 等通用快充协议的支持非常全面。
在半小时快充测试中，我们拿前面提到的几款竞品作为参考对象。测试机型是 iphone 12 pro max，室温环境下从 10% 电量开始熄屏充电，每隔 5 分钟记录一次数据。可以看到 6 款产品的表现总体比较接近，anker、倍思、努比亚的最终电量都在 65% 以上；小米前半程爆发力不足，但后起直追，最终充入电量与绿联一样，都是 64%；联想则是明显后劲不足，最终电量 59%，遗憾垫底。
虽然 anker 的充电速度以 1% 的差距落后于倍思，但半小时后充电器表面温度维持在 42.5℃，比倍思低了将近 6%。从这个角度来看，anker 的能量转换效率还是挺高的。
我们再通过功率曲线来重点关注一下三款单 c 口充电器的表现。可以看到通电之后，anker 是三者之中最快握手成功并达到峰值输出功率的，前 8 分钟都稳定在 23w 左右，几乎拉出一条直线；
而 8 分钟之后，anker 和小米的波动趋势总体接近，但小米的输出功率几乎全程低于 anker，因此最终表现略逊一筹，并且温度控制也稍差一些；
至于联想嘛......只能说重在参与吧。
而在多设备支持方面，我们也测试了几款主流安卓旗舰。其中小米 11 ultra、魅族 18 pro 和三星 s21 ultra 都支持 pd3.0 协议，anker 65w 超能充可以为这三款机型输出 27w 左右的峰值功率，表现甚至好过三星原装的 25w 充电器，不过跟小米 67w、魅族 40w 的自家快充比起来还是稍显逊色。至于主推私有快充协议的华为、一加和 oppo，由于只支持 9v/2a 这一个 pd 档位，anker 的输出功率是 17w 左右。
平板和笔记本电脑对通用协议的支持则更好一些，比如 macbook pro 和华为 matebook x，anker 65w 超能充的表现都能达到原装充电器同等水平，体积却小很多；而给 ipad pro 充电时，峰值功率甚至比原装 20w 充电器还高 75%。
应该说，65w 氮化镓充电器对大多数人来说都是一个“刚好合适”的选择：块头不大，功率够足，手机、平板和轻薄本都能用得上。而 anker 的这款 65w 氮化镓超能充，则是凭借技术升级的红利，在体积、温控、输出功率和兼容性等维度之间找到了一个合理的平衡点。我们觉得它更适合那些每天固定通勤的上班族：随身携带不嫌重，折叠插脚也不容易刮花包里其他东西；到了办公室，插在排插上也占不了多大地方，而且一个就能解决多种设备的充电需求；偶尔出去办事，随便找个有插座的咖啡馆休息半小时，就能给告急的电量快速回血。
不过比起充电器本身，我们更想表达的是，提升用户的充电体验是一个需要多方发挥合力的过程。取消随机附送的充电器，确实可以减少一部分电子垃圾；研发私有的快充方案，也是巩固自身技术壁垒的合理手段。但与此同时，各大品牌是否愿意用更开放的姿态，去拥抱日趋成熟的通用快充协议？配件厂商又能否不断提高技术水平，做出能效更高的产品？毕竟只有基于统一的标准，设备和配件之间的兼容问题才能从根本上得到改善，你我抽屉里那些吃灰的充电器，才能派上更大的用场。这样的环保，才是真正的环保。
原文标题：以小博大的氮化镓，到底有什么本事？
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肯定有人要问了，这可是个 61w 的充电器啊，还不把手机给充炸了？其实大可不必担心，因为 61w 只是最高输出功率，从充电器的标注上就能看到，它还支持9v/3a 和 5.2v/2.4a 等多个输出档位。
充电的时候，手机和充电器会先“对个暗号”，确认彼此能接受的最大功率，谈妥了才开始充电。而它们“对暗号”用的“语言”，就是快充协议。
实测显示，给低电量的 iphone 12 pro max 充电时，macbook pro 原装充电器的输出功率稳定在 23w 左右，刚好达到 iphone 12 系列支持 pd 协议的功率上限，并不会火力全开，自然也就谈不上危险了。
不过用这么大的充电器来充手机，实在有点“杀鸡用牛刀”的意思，出门带着也不方便。按行业普遍认可的标准来算，它的功率密度只有 0.39，确实不算高。那有没有提高功率密度的办法呢？还真有，秘诀就三个字：氮化镓。
我们找来了京东销量排名靠前的几款 65w 氮化镓充电器，可以看到它们的功率密度都远高于 macbook pro 的原装充电器。这让我们很感兴趣，它们究竟是怎么做到的？
正好最近 anker（安克）推出了全新的氮化镓超能充系列，我们就拿 65w 这款来给大家讲讲其中的门道。
早期充电器的原理并不复杂：插座里 220v 的交流电，首先通过变压器把电压降下来，再经过整流滤波，就得到了手机能用的低压直流电。
充电器的块头之所以大，主要就是因为变压器太占地方。而要给变压器瘦身，就必须提高它的工作频率。但早期充电器里变压器的工作频率受限于 50hz 的交流电，没法改，于是人们就想出了新的办法：先把高压交流电整流滤波成高压直流电，加一个半导体开关，通过控制电路通断，把直流电的频率大幅提高，再送进变压器，降成低压直流电。变压器的工作频率上去了，体积也就减下来了。
而作为一种新型半导体材料，用氮化镓制成的半导体开关，频率是传统硅材料开关的 10 倍，变压器的体积就可以进一步缩小。所以你会发现，输出功率相同的充电器，用了氮化镓材料的，尺寸往往都会更小。
可是讲到这儿，我们的疑惑还是没有完全解开：都是 65w、都用了氮化镓，为什么各家产品的体积和功率密度还是有高下之分呢？跟 anker 的技术人员交流之后，答案逐渐清晰了起来：
首先，anker 65w 超能充采用了老牌电源方案供应商 pi (power integrations) 的新款反激式开关 ic，但他们并没有止步于“拿来主义”，而是在此基础上设计了第二代氮化镓方案，包括提高主芯片频率、升级拓扑结构、控制变压器体积、改善散热，以及采用三板堆叠技术提高内部空间利用率等等。
经过这一系列优化之后，第二代氮化镓方案的开关频率达到了上一代的近 2 倍，因此不仅充电器体积可以变得更小，能量利用效率也随之提高。
其次，anker 65w 超能充还采用了 acf 架构。这是一种软开关拓扑电路，由于实现了零电压开通，可以进一步减少半导体开关的损耗。而且 acf 架构还可以将每次开关损耗的能量回收再利用，从而进一步提高系统的转换效率，同时降低发热。
最后，anker 65w 超能充的折叠插脚也让它的收纳体积变得更小。要知道相比直插式设计，折叠插脚在 pcb 组装的时候会占据更多空间，所以 anker 在这款充电器的内部堆叠上应该还是下了不少工夫的。
道理讲清楚了，咱们也得来看看实际表现究竟如何。通过仪器检测可以看出，anker 65w 超能充虽然不支持华为和 oppo 系的私有快充协议，但对 qc、pd 等通用快充协议的支持非常全面。
在半小时快充测试中，我们拿前面提到的几款竞品作为参考对象。测试机型是 iphone 12 pro max，室温环境下从 10% 电量开始熄屏充电，每隔 5 分钟记录一次数据。可以看到 6 款产品的表现总体比较接近，anker、倍思、努比亚的最终电量都在 65% 以上；小米前半程爆发力不足，但后起直追，最终充入电量与绿联一样，都是 64%；联想则是明显后劲不足，最终电量 59%，遗憾垫底。
虽然 anker 的充电速度以 1% 的差距落后于倍思，但半小时后充电器表面温度维持在 42.5℃，比倍思低了将近 6%。从这个角度来看，anker 的能量转换效率还是挺高的。
我们再通过功率曲线来重点关注一下三款单 c 口充电器的表现。可以看到通电之后，anker 是三者之中最快握手成功并达到峰值输出功率的，前 8 分钟都稳定在 23w 左右，几乎拉出一条直线；
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平板和笔记本电脑对通用协议的支持则更好一些，比如 macbook pro 和华为 matebook x，anker 65w 超能充的表现都能达到原装充电器同等水平，体积却小很多；而给 ipad pro 充电时，峰值功率甚至比原装 20w 充电器还高 75%。
应该说，65w 氮化镓充电器对大多数人来说都是一个“刚好合适”的选择：块头不大，功率够足，手机、平板和轻薄本都能用得上。而 anker 的这款 65w 氮化镓超能充，则是凭借技术升级的红利，在体积、温控、输出功率和兼容性等维度之间找到了一个合理的平衡点。我们觉得它更适合那些每天固定通勤的上班族：随身携带不嫌重，折叠插脚也不容易刮花包里其他东西；到了办公室，插在排插上也占不了多大地方，而且一个就能解决多种设备的充电需求；偶尔出去办事，随便找个有插座的咖啡馆休息半小时，就能给告急的电量快速回血。
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原文标题：以小博大的氮化镓，到底有什么本事？
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