应对电源功率模组设计挑战及其氮化镓的EGaN FET和集成电路的选用
2023-08-03 10:17:35
来源：电子变压器与电感网
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电动汽车、新能源、光伏、风电等领域广泛使用高功率开关电源功率模组。IGBT 和 MOSFET 是模组中常用器件。这些技术，以及为实现高达 1700 伏特电压、1600 安培电流、温度稳定和低电磁辐射的复杂指标带来的设计挑战。这是因为新能源产品广泛使用高功率开关电路，简称电源功率模组。电源功率模组通常不是单一器件的封装，而是多片 IGBT，或 MOSFET，以及二极管的电路组合。对这种多器件的模组，如果设计正确，高电压、大电流、稳定的温度和低电磁辐射是可以实现的。其这四个维度的指标在模组本身密度较大的情况成为设计面临的挑战。如见图1所示为电源功率模组四个维度的设计挑战示意图。
问题的由来:应该说电源功率模组包含多个转換技术，而其中典型是DC-DC电源转换,尤其是在降低数据中心能耗中的核心。数据中心平均每个机架使用3 kW到5 kW的功率来驱动服务器、存储和网络机架。人工智能(AI)、5G和大数据的采用，正在导致更多的智能，需更高的功率来驱动服务器、存储和网络机架。这是因为网络机架、服务器板上的空间非常宝贵，服务器特别是那些为执行高端计算功能(如人工智能)而设计的服务器需要更多的功率，许多系统正在迁移到48 V配电电压架构，该架构能够显著降低配电损耗并增加功率密度。由此采用高效的GaN FET和IC实现了新的48 V机架设计，减少了云数据中心的能源支出，降低了冷却要求，提高了整体电力使用效率(PUE)。
据此，为实这些目标的实现，值此本文将应对电源功率模组完整设计挑战的相技术特征问题作研讨，并由此拓宽出以EGaN FET提高效率降低总成本的各类型DC-DC转换器设计方案为典例作分析说明。
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