关于100V氮化镓 在 48V 应用中优势的分析

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这篇由 GaN Systems 电力电子应用工程师 Lei Kou 和 GaN Systems 应用工程经理 Juncheng (Lucas) Lu 撰写的技术文章全文发表在 EE Power 上。

本文介绍了一个超低寄生参数 Eon/Eoff 测量平台以及 100V 氮化镓在 48V 应用中的优势。

在消费电子产品和汽车电气化领域，我们现在都处于追求“更多”的周期中。对于消费者来说，更多的视频、图片、 Instagram 以及Snap都在推动数据需求暴涨。在汽车领域，每个产品周期都新增更多特性和功能，包括娱乐外围设备、安全功能、混合运动扭矩以及额外和更亮的 LED。提供“更多”的功能意味着需要更多的电力。更大的功率通常受到尺寸和/或重量限制的限制。这就是为什么越来越多的行业正在转向更高电压的 48V 配电，而不是传统的 12V 配电。

为什么选择使用48V？考虑到电缆、连接器和/或 PCB 的限制，系统中的 I2R 传导损耗可能不利于系统效率，并且减少流向负载的功率。例如，服务器处理器功率从 100W-200W 增加到 400W 甚至更高将这种增加的功率分配给多个服务器处理器会产生更多损耗，除非通过更高的电压分布或更大的铜母线来缓解。传统的数据中心/服务器电源架构如图 1(a) 所示，其中所有主要处理器/内存设备均由 12V 总线供电。 12V 总线的 I2R 损耗过大，能量转换级数多，从而降低了系统总效率。为了减轻严重的母线损耗并减少配电路径中的能量转换阶段，48V 总线数据中心/服务器架构如图 1(b) 所示。通过消除在线 UPS、电缆和线束，这种电源架构具有优于当前设计实践的优势。趋势清楚地表明，电源转换受益于 48V 总线，更节能，成本更低（CAPEX 和 OPEX）。

随着“在更小面积中获得更多功率”成为常态，使用高频功率晶体管从 12V 到 48V 配电可以让工程师满足他们的效率、成本和尺寸/重量指标。

GaN Systems 100V 产品线是 48V 应用的可靠解决方案候选者，可满足高频、高效率和高功率密度功率转换要求。与 MOSFET 相比，GaN 晶体管具有宽禁带、高电子迁移率和高电子速度，允许将系统开关频率推高至高 kHz 和 MHz 频率，以保持高效率并提高功率密度。

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