GaN-laders en powerbanks zijn het nieuwe grote ding in de sector voor voeding en mobiel opladen. We leggen uit waarom dit zo is en welke voordelen de oplaadtechnologie biedt voor het dagelijks leven.

Er is eindelijk beweging op het gebied van powerbanks en voedingseenheden. Silicium is jarenlang de topdog geweest, want ook de technologie voor smartphone-opladers was lange tijd irrelevant. Tot voor kort was 20W het maximum voor smartphone voedingen, maar nu is het vaak 45W. Sommige fabrikanten staan zelfs oplaadsnelheden tot 150W toe voor de batterij van je smartphone.

Voedingen voor laptop zijn een nog grotere puinhoop. Alles onder 100W had al lang USB-C kunnen gebruiken. Niet alle fabrikanten doen dat, maar steeds meer gelukkig wel. Sinds 2021 kan USB-C zelfs tot 240W transporteren, maar het zal waarschijnlijk nog wel even duren voordat dit echt aanslaat bij de massa. De EU zorgt er in ieder geval voor dat USB-C steeds meer ingeburgerd raakt.

Voedingseenheden zijn echter vaak een knelpunt. Zelfs de PowerDelivery oplaadstandaard in versie 3.0 kan bijvoorbeeld meestal maar 20W overbrengen via USB-A en USB-C was tot voor kort beperkt tot 60W. Dankzij een “nieuw” materiaal komt hier echter verandering in nu de basisstructuur van de voedingseenheden en powerbanks wordt aangepast. We hebben het over galliumnitride (GaN).

Wat is galliumnitride?

Galliumnitride (GaN) is een halfgeleidermateriaal dat in de jaren ’90 bekend werd door de productie van LED’s. Galliumnitride werd gebruikt om de eerste witte LED’s, blauwe lasers en LED’s met volledige kleuren te maken – in ieder geval degene die je bij daglicht kunt zien. Het was aanvankelijk echter erg duur om te produceren en werd daarom slechts aarzelend gebruikt.

Fabrikanten van klassieke voedingen werken al tientallen jaren aan het verbeteren van transistors op basis van silicium. Deze technologie bereikt nu echter zijn fysieke grenzen. Sinds medio 2006 heeft vooruitgang in productieprocessen er echter voor gezorgd dat GaN-transistoren in dezelfde faciliteiten kunnen worden geproduceerd als siliciumtransistoren. Dit houdt de kosten laag en stimuleert meer fabrikanten om galliumnitride te gebruiken.

Waarom is galliumnitride beter dan silicium?

Het korte antwoord is: betere energie-efficiëntie. Galliumnitride kan elektronen 1000 keer efficiënter geleiden dan silicium. Een van de grootste GaN-producenten legt het in meer detail uit:

“Alle halfgeleidermaterialen hebben een zogenaamde band gap. Dit is een energiebereik in een vaste stof waarin geen elektronen kunnen bestaan. Eenvoudig gezegd is een band gap gerelateerd aan hoe goed een vast materiaal elektriciteit kan geleiden. Galliumnitride heeft een bandkloof van 3,4 eV, vergeleken met de bandkloof van silicium van 1,12 eV. De bredere bandkloof van galliumnitride betekent dat het bestand is tegen hogere spanningen en hogere temperaturen dan silicium.”

Een hogere bandkloofefficiëntie betekent dat er sneller stroom door een GaN-chip kan lopen dan door een siliciumchip. Hun vermogen om hogere spanningen en temperaturen te weerstaan biedt grote voordelen voor powerbanks en opladers.

Wat zijn de voordelen van powerbanks en voedingen met GaN?

GaN opladers en powerbanks zijn kleiner dan hun silicium tegenhangers. Dit komt (ook) doordat galliumnitride opladers/voedingsbanken niet zoveel componenten nodig hebben als hun siliciumversies. Door de lagere warmteontwikkeling tijdens de energieoverdracht gaat er minder energie “verloren” door warmte.

De hoge efficiëntie van GaN-producten maakt het ook mogelijk om krachtigere apparaten te gebruiken met kleinere voedingen/voedingsbanken. Dus in plaats van de lompe lader voor je laptop en de kleine voedingsadapter voor je smartphone mee te nemen, kun je gewoon een GaN-lader zoals de Ugreen 65W lader met 2x USB-C en 1x USB-A meenemen. Als je toch een versie met extra USB Type-C nodig hebt, is die ook verkrijgbaar.

GaN-laders met slechts één poort zijn bijzonder klein en laten je toch toe om je apparaten tot 40W op te laden. Als je twee HomePod mini hebt als speakers voor een Apple TV of Mac, kun je ze allebei van stroom voorzien met een dubbele Type-C GaN-lader van 40 W en heb je nog een extra vrij stopcontact. Sommige fabrikanten hebben hun laders zelfs voorzien van grappige ontwerpen.

GaN-laders zoals de Anker 737 GaNPrime (test) kunnen zelfs tot 120W overbrengen en powerbanks met de nieuwste GaN-technologie kunnen tot 140W aan. Deze kunnen zelfs krachtige laptops van stroom voorzien bij volle belasting en ze tegelijkertijd opladen. Een ontwikkeling die tien jaar geleden in de praktijk ondenkbaar leek.

Naast laptops profiteren ook smartphones van de nieuwe oplaadmogelijkheden. Met name Xiaomi is een pionier op dit gebied, waarbij de 13T Pro bijvoorbeeld binnen 19 minuten volledig kan worden opgeladen met 120 watt. Veel gaming smartphones vertrouwen ook op grote batterijen van 6000 mAh en meer. Om ervoor te zorgen dat deze snel weer klaar zijn voor gebruik, passen fabrikanten trucjes toe zoals batterijsplitsing en dubbel opladen of hoge oplaadcapaciteiten zoals de Redmagic 9 Pro.

Voor wie het wat opvallender wil, zijn er ook bijpassende laders zoals de REDMAGIC DAO 150W GaN Charger met 150W laadvermogen. Naast het hoge wattage biedt de GaN-lader vier oplaadpoorten, een display, RGB-verlichting en zelfs een app. Deze kost echter ook corresponderend.

Conclusie: GaN laders en powerbanks al voor minimalisten & de ongeduldigen

GaN laders en powerbanks zijn een geweldige ontwikkeling. Ze nemen minder ruimte in, hebben vaak meer poorten en kunnen je apparaten sneller opladen. De komende jaren zullen er steeds meer GaN voedingen en powerbanks op de markt komen. Dit past heel goed in de trend dat mobiele elektronica zoals smartphones en tablets steeds minder vaak van voedingen worden voorzien.

Qua prijs vallen “kleine” GaN-laders en powerbanks ook niet zwaar tegen het budget. De UGREEN dubbele type C+A kost bijvoorbeeld €40. Krachtigere modellen zoals de Anker 737 met maximaal 120W zijn verkrijgbaar voor ongeveer €80, terwijl de ongebruikelijke gaming-oplader van Redmagic met 150W pas verkrijgbaar is voor meer dan €150.

De grote doorbraak voor GaN zal echter pas komen wanneer fabrikanten zoals Samsung, Apple, Xiaomi en de BBK Group al hun smartphones gaan uitrusten met een snellaadfunctie. Aangezien veel gebruikers alleen nog maar zwakke oude stroomadapters in huis hebben en nieuwe smartphones en tablets niet meer worden geleverd met een oplader, zal het voor de hand liggen om een snelle meervoudige oplader te gebruiken. Tegelijkertijd zou de USB-C-verplichting van de EU ook de eigen opladers voor notebooks kunnen vervangen door de GaN-voedingen.

Hoe langer GaN-apparaten op de markt zijn en hoe meer er worden geproduceerd, hoe goedkoper de technologie zal worden. In de komende jaren zouden we steeds meer van deze voedingen en powerbanks in het wild moeten zien. De kleine GaN-laders zijn vandaag echter al hun geld waard als je snel moet opladen en als je smartphone snelladen ondersteunt. De grotere modellen zijn vooral de moeite waard voor frequente reizigers of gebruikers van meerdere apparaten. Dit geldt vooral als de notebook een USB-C oplaadoptie heeft.

Bron: GaN-Systems