GaN, kurz für Galliumnitrid, ist ein auf dem seltenen Metall Gallium und Stickstoff basierender Halbleiter. In blauen und grünen LED kam Gallium Nitrit, wie es englisch geschrieben wird, schon länger zum Einsatz. Seit etwa 2012 kommt Galliumnitrid jedoch auch in Feldeffekttransistoren (FET) zum Einsatz, die für Schaltnetzteile unerlässlich sind.

Schaltnetzteile sind die Komponenten, die unsere Geräte mit Strom versorgen. Sie richten eine ungerichtete, unstabilisierte Spannung, beispielsweise den Wechselstrom in unseren Haushaltssteckdosen, in eine stabilisierte, konstante Spannung um. Als Stromrichter haben sie dabei den Vorteil, dass sie mit hohem Wirkungsgrad (von meist über 90 Prozent) eine geringe Baugrösse aufweisen, da sie im Vergleich zu konventionellen Trafonetzteilen auf einen schweren und grossen Eisenkern mit Kupferdrahtspule verzichten können.

USB-Stromversorgung

Die Stromversorgung über USB (Universal Serial Bus) hat sich seit seiner Einführung in den 1990er Jahren erheblich weiterentwickelt. Ursprünglich als Datenübertragungsstandard konzipiert, hat sich USB schnell zu einer gängigen Methode für die Stromversorgung und das Laden einer Vielzahl von Geräten entwickelt.

USB: Der Anfang

Der ursprüngliche USB-Standard konnte nur eine geringe Menge an Strom liefern – etwa 500 mA bei 5V, was für die damalige Zeit und die vorherrschenden Geräte ausreichend war. Dies ermöglichte das Laden kleinerer Geräte wie Mäuse, Tastaturen und schliesslich auch Mobiltelefone, wenn auch mit begrenzter Geschwindigkeit.

USB-C: Ein neuer Standard

Mit der Einführung von USB-C, einem umkehrbaren Steckerdesign, begann eine neue Ära der USB-Technologie. USB-C ist nicht nur einfacher in der Anwendung, da der Stecker in jeder Orientierung eingesteckt werden kann, sondern unterstützt auch höhere Strom- und Datenübertragungsraten. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern kann USB-C bis zu 3A bei 5V im Standardmodus liefern, was eine Leistung von bis zu 15W bedeutet. Dieser erhöhte Leistungsoutput ermöglicht es, grössere Geräte wie Tablets und sogar einige Laptops zu laden.

USB Power Delivery (PD): Revolution der Leistung

USB Power Delivery ist eine spezifische Spezifikation, die es ermöglicht, Geräte mit einer viel höheren Leistung zu laden als die Standard-USB-C-Verbindung. USB PD kann Leistungen von bis zu 100W (20V bei 5A) liefern. Diese erhöhte Leistungsfähigkeit hat das Laden und die Stromversorgung von Geräten revolutioniert, indem sie es ermöglicht, dass leistungshungrige Geräte wie Laptops, Spielekonsolen und sogar einige Haushaltsgeräte über einen USB-Anschluss geladen werden können.

Vorteile und Anwendungen

Der Hauptvorteil von USB-C und USB PD liegt in der Universalität und Flexibilität. Ein einzelnes Kabel und Ladegerät kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Geräten zu laden, was die Notwendigkeit verschiedener Ladegeräte für verschiedene Geräte verringert. Dies trägt zur Reduzierung von Elektronikabfall bei und vereinfacht das Reisen mit Elektronikgeräten.

Zudem ermöglicht USB PD schnelleres Laden. Geräte, die diese Technologie unterstützen, können in wesentlich kürzerer Zeit aufgeladen werden als mit älteren USB-Standards. Dies ist besonders nützlich für Benutzer, die unterwegs sind und nur kurze Zeit haben, um ihre Geräte aufzuladen.

Herausforderungen und Überlegungen

Trotz seiner Vorteile bringt USB-C und insbesondere USB PD auch Herausforderungen mit sich. Nicht alle Kabel sind gleich geschaffen, und einige können die höheren Leistungsanforderungen von USB PD nicht unterstützen, was zu potenziellen Sicherheitsrisiken oder Beschädigung der Geräte führen kann. Benutzer müssen auf die Qualität und Spezifikationen der Kabel und Ladegeräte achten.

Ein weiteres Problem ist die Kompatibilität. Obwohl USB-C weit verbreitet ist, gibt es immer noch viele Geräte, die ältere USB-Standards verwenden, was zu Verwirrung und der Notwendigkeit von Adaptern führen kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass USB-C und USB Power Delivery bedeutende Fortschritte in der Welt der Stromversorgung und des Ladens von Geräten darstellen. Sie bieten eine hohe Flexibilität, Effizienz und Benutzerfreundlichkeit, stellen jedoch auch neue Herausforderungen in Bezug auf Kompatibilität und Sicherheit dar. In der Zukunft ist zu erwarten, dass diese Technologien weiter optimiert und in noch mehr Geräten und Anwendungen integriert werden, was die Art und Weise, wie wir unsere elektronischen Geräte verwenden und aufladen, weiter verändern wird.

GaN, auch bekannt als GaNFast, erlaubt dabei aufgrund verschiedener Eigenschaften eine drei mal höhere Stromdichte im integrierten Schaltkreis (IC). Das bedeutet eine geringere Bauform und somit kleinere Netzteile. Gleichzeitig wird bis zu 40 Prozent Energieersparnis und 20 Prozent weniger Kosten erzielt. Das macht GaN besonders attraktiv für die Stromversorgung aktueller mobiler Geräte, vom Laptop bis zum Smartphone und der Spielkonsole. Es handelt sich also eigentlich nur um eine Materialbezeichnung zu den verbauten Transistoren im Schaltnetzteil, die noch nichts über die Eigenschaften oder die Qualität eines Ladegeräts aussagt. Allerdings sind FETs mit GaN heute eher in hochwertigeren Netzteilen verbaut, weswegen die Hersteller damit auch mitunter explizit werben. Wer die Wahl hat zwischen einem Netzteil mit und ohne GaN, kann aber wohl getrost zu letzterem greifen.

Worauf sollte man beim Kauf achten?

Beim Kauf eines Galliumnitrid (GaN)-Ladegeräts müssen verschiedene wichtige Faktoren beachtet werden. Diese Ladegeräte, bekannt für ihre Effizienz, geringe Grösse und Schnellladefähigkeit, stellen eine bedeutende Innovation in der Ladetechnologie dar. Im Folgenden werden die wesentlichen Aspekte aufgeführt, die man bei der Auswahl eines solchen Ladegeräts berücksichtigen sollte:

1. Kompatibilität mit den genutzten Geräten

Es muss sichergestellt werden, dass das GaN-Ladegerät mit den spezifischen Geräten, die geladen werden sollen, kompatibel ist. Es ist wichtig, die Spezifikationen hinsichtlich der unterstützten Spannungen und Ströme zu überprüfen, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen der Smartphones, Tablets, Laptops oder anderer Geräte entsprechen.

2. Leistungsmerkmale

Die maximale Leistung des Ladegeräts ist ein entscheidender Faktor, der beachtet werden muss. GaN-Ladegeräte sind in der Regel in der Lage, höhere Leistungen als traditionelle Ladegeräte zu liefern, was bedeutet, dass sie schneller laden können. Man sollte die maximale Leistung des Ladegeräts mit den Anforderungen der zu ladenden Geräte abgleichen.

3. Anzahl und Art der Anschlüsse

Die Anzahl und Art der Anschlüsse auf dem Ladegerät sind wichtig. Man sollte prüfen, ob genügend Anschlüsse für alle zu ladenden Geräte vorhanden sind und ob diese Anschlüsse die erforderlichen Typen (z.B. USB-A, USB-C) aufweisen.

4. Grösse und Portabilität

Einer der Vorteile von GaN-Ladegeräten ist ihre kompakte Grösse im Vergleich zu herkömmlichen Ladegeräten. Man sollte die Grösse und das Gewicht des Ladegeräts überprüfen, insbesondere wenn es oft auf Reisen mitgenommen wird.

5. Effizienz

GaN-Ladegeräte sind allgemein effizienter als herkömmliche Silizium-basierte Ladegeräte. Man sollte auf den Wirkungsgrad achten, um sicherzustellen, dass das Ladegerät Energie effizient nutzt und weniger Wärme produziert.

6. Sicherheitsmerkmale

Sicherheitsmerkmale wie Überhitzungsschutz, Kurzschlussschutz und Überlastschutz sind wichtig. Man muss sicherstellen, dass das Ladegerät über ausreichende Schutzmechanismen verfügt, um die Sicherheit der zu ladenden Geräte zu gewährleisten.

7. Preis-Leistungs-Verhältnis

Bei der Auswahl eines GaN-Ladegeräts sollte das Preis-Leistungs-Verhältnis berücksichtigt werden. Es ist ratsam, verschiedene Modelle und Marken zu vergleichen, um ein Ladegerät zu finden, das sowohl den Bedürfnissen als auch dem Budget entspricht.

8. Markenreputation und Bewertungen

Es ist empfehlenswert, sich über die Reputation der Marke und Kundenbewertungen zu informieren. Bewertungen von anderen Personen können wertvolle Einblicke in die Leistung und Zuverlässigkeit des Ladegeräts geben. Nicht zuletzt sind Testberichte hier gute Hinweise.

9. Garantie und Kundenservice

Eine solide Garantie und guter Kundenservice sind wichtige Überlegungen. Man sollte überprüfen, welche Garantieleistungen angeboten werden und wie zugänglich der Kundenservice im Falle eines Problems ist.

10. Zukünftige Anforderungen

Schliesslich sollte man auch zukünftige Anforderungen in Betracht ziehen. Wenn beabsichtigt wird, in naher Zukunft neue Geräte zu kaufen, könnte es sinnvoll sein, ein Ladegerät mit zusätzlichen Kapazitäten oder Funktionen zu wählen, um zukünftige Bedürfnisse zu erfüllen.

Insgesamt ist es entscheidend, dass man diese Faktoren sorgfältig abwägt, um ein GaN-Ladegerät zu wählen, das sowohl effizient als auch sicher für den langfristigen Gebrauch ist.

Quellen: wikipedia, Elektronik-Kompendium