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쌈박한오릭스46
최근 많이 쓰는 질화갈륨(GaN) 충전기는 예전 충전기보다 크기는 훨씬 작은데도 스마트폰과 노트북을 초고속으로 충전할 수 있는 이유가 무엇인지 쉽게 설명해 주세요.
최근 많이 쓰는 질화갈륨(GaN) 충전기는 예전 충전기보다 크기는 훨씬 작은데도 스마트폰과 노트북을 초고속으로 충전할 수 있는 이유가 무엇인지 쉽게 설명해 주세요.
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
요즘 충전기는 콘센트의 교류 전기를 그대로 낮추지 않아요. 반도체 스위치로 전기를 1초에 수십만 번 켰다 끄며 잘게 썬 다음, 작은 변압기로 전압을 바꿔요. 이때 켜고 끄는 횟수가 많을수록 변압기와 콘덴서를 작게 만들 수 있어요.
기존 실리콘 스위치는 켜고 끌 때마다 열이 많이 나서 보통 100kHz 아래에서 써요. 질화갈륨은 밴드갭이 3.4eV로 실리콘(1.1eV)의 3배 가까이 넓어서 높은 전압을 훨씬 얇은 소자로 견딜 수 있어요. 얇은 소자는 저항이 작고 전자도 빨리 움직여서, 수백 kHz 이상으로 주파수를 올려도 손실과 발열이 적어요.
주파수를 올리니 변압기 같은 큰 부품이 작아지고, 열이 덜 나니 방열판도 줄일 수 있어요. 그래서 노트북용 65W 충전기가 예전 스마트폰 충전기만 한 크기로 나와요.
그런데 충전 속도 자체는 GaN이 정하지 않아요. USB PD 같은 고속충전 규격과 기기가 받아들일 수 있는 최대 전력이 속도를 정해요. GaN은 같은 크기에 더 큰 출력을 담게 해 줄 뿐이라, 25W까지만 받는 폰에 100W GaN 충전기를 꽂아도 25W로 충전돼요 :)
안녕하세요.
GaN 충전기는 기존 실리콘 반도체보다 높은 전압과 높은 주파수에서 효율적으로 작동할 수 있어요.
덕분에 전기를 더 빠르게 제어하면서 전력 손실과 발열을 줄일 수 있죠. 또 높은 주파수를 이용하면 충전기 내부의 변압기와 부품을 더 작게 만들 수 있어 전체 크기도 줄어들죠.
그래서 작은 크기에서도 스마트폰뿐 아니라 노트북처럼 전력 소비가 큰 기기를 빠르게 충전할 수 있는 것이죠.
쉽게 말해서 GaN은 같은 공간에서 더 빠르고 효율적으로 전기를 처리할 수 있게 해주는 소재라고 보면 돼요.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
GaN 충전기가 작으면서도 강력한 이유는 소재 자체의 성능이 실리콘보다 뛰어나기때문입니다 질화갈륨은 전기가 흐를 때 저항이 적어서 열로 버려지는 에너지가 줄어들고 그만큼 같은 전력을 더 효율적으로 전달할 수 있습니다 또 아주 빠르게 전기를 켜고 끌 수 있어서 내부 부품을 작게 만들어도 되고 발열이 적으니 큰 방열 구조도 필요 없습니다 그 결과 예전 충전기와 비슷한 출력을 내면서도 훨씬 작고 가벼운 크기로 만들 수 있고 노트북까지 충전할 수 있는 고출력 제품도 가능해진 것입니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
GaN은 기존에 실리콘보다 전력 스위칭 속도가 훨씬 빠르고 발열이 적기 때문입니다. 이유는 스위칭 속도가 급격하게 올라가면서 내부의 변압기랑 부품의 크기를 대폭적으로 줄일 수가 있게 되었습니다. 거기다가 전력 변화 효율이 뛰어나서 부품을 조밀하게 넣어도 열이 잘 나지 않죠.
그래서 결국 버려지는 열 손실이 줄어들어서 작아도 고출력을 낼 수 있는 구조입니다. 이유는 같은 크기라도 더 많은 전력을 뜨거워지지 않고 안전하게 밀어 줄 수 있기 때문이죠. 그리고 덕분에 예전 벽돌 크기에 노트북 어댑터를 주머니에 들어가는 크기로 줄이면서도 초고속 충전이 가능해졌습니다.
안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 질화갈륨(GaN) 충전기가 작은데도 높은 출력을 낼 수 있는 핵심은 내부의 전력 스위치를 훨씬 빠르고 효율적으로 동작시킬 수 있기 때문입니다. GaN은 기존 실리콘보다 높은 주파수에서 스위칭할 때 손실이 적습니다.
충전기는 전기를 그냥 낮추는 것이 아니라 전류를 아주 빠르게 켰다 껐다 하면서 필요한 전압으로 변환합니다. GaN을 사용하면 이 스위칭 속도를 높일 수 있고, 그러면 전압을 변환하는 데 필요한 변압기와 코일 같은 부품을 더 작게 만들 수 있습니다.
또 전기를 변환하면서 발생하는 손실과 열도 줄어들기 때문에 큰 방열판을 사용할 필요가 줄어듭니다. 그래서 같은 65W나 100W급 출력을 내면서도 충전기를 훨씬 작게 만들 수 있습니다.
쉽게 말하면 기존 충전기가 큰 부품을 비교적 느리게 움직여 전기를 변환했다면, GaN 충전기는 전기를 훨씬 빠르고 효율적으로 잘게 제어하기 때문에 작은 부품으로도 높은 전력을 처리할 수 있는 것입니다.