Vibro-meter 620-002-000-113 620-003-111-112 VM600 XIO16T

Vibro-meter 620-002-000-113 620-003-111-112 VM600 XIO16T

如果你在亚马逊上搜索“快速充电器”（其他零售商也有！），几乎所有出现的产品都将由氮化镓（GaN）开关供电。在这个市场上，GaN很快变得无处不在，“GaN”一词甚至被用作“高效”、“高功率密度”和“小尺寸”的营销捷径。根据分析公司Frost&Sullivan的数据，2024年至2028年间，GaN电力市场的复合年增长率将接近100%，2026年将超过10亿美元。

除了移动充电器市场，随着100V级产品的推出，GaN也非常适合数据中心、可再生能源设施和电机驱动器中的48V应用。

Vibro-meter 620-002-000-113 620-003-111-112 VM600 XIO16T

从高层次上讲，GaN在这三个市场的价值主张几乎是相同的：高效率、高功率密度和小尺寸。GaN有两个关键特性，导致评论家将其描述为“理想的开关”。它的品质因数（FoM——导通电阻Ron和栅极电荷Qg的倍数）比同类最佳硅小10倍，而且它没有体二极管，因此反向恢复电流为零。

因此，开关损耗最小，效率高。这意味着功率转换系统可以在更高的频率下切换，消除了笨重的无源器件和热管理组件，也可以使用更简单的拓扑结构。这减少了BOM数量，从而在相同的空间内实现了小型化或更高的功耗。

随着Innoscience等制造商推出额定电压为100V的GaN器件，GaN技术的价值主张得到了扩展，器件正在快速增长的48V市场中实施。这些应用需要100V设备，因为“48V”通常是一个标称描述；实际值可以是60V或更大。而且总是需要一个余量来应对峰值。

数据中心
图1显示了数据中心内的电源管理链，从交流到直流的转换开始，然后是400 V DC到48 V DC，最后是48 V DC到CPU/GPU电源电压，这是本文的重点。

Vibro-meter 620-002-000-113 620-003-111-112 VM600 XIO16T 数据中心电源中的100伏氮化镓机遇。

图1。数据中心电源中的100 V GaN机会。图片由博多电力系统公司提供[PDF]

为了向48 V总线连接供电，100 V GaN电源IC有两种应用。一种是DC-DC转换器（有时称为Interbus转换器，IBC），它将48 V的配电电压转换为12 V。另一种是在电池备份单元（BBU）中，用于不间断供电。在这两种情况下，功率水平从几百瓦到大约一千瓦不等。由于GaN开关的速度比硅快得多，损耗小，因此频率可以提高五倍，同时保持更高的效率水平。

更高的开关频率减小了无源器件的尺寸，提高了功率密度。同时，由于提高了系统效率，可以降低功耗。最后一步，从12V到1V，也是GaN的应用，Innoscience解决了这个问题，但不在本文的范围内。

高性能计算数据中心的人工智能（AI）细分市场推动了功率器件的创新和需求。NVIDIA的GPU是用于AI计算的主导技术，在相同的占地面积内功耗不断增加（即功率密度正在上升），市场规模也在强劲增长。我们可以以NVIDIA GPU芯片为例说明功耗的快速增长。这些芯片在2018年的功耗约为300瓦，现在增加到700瓦，预计到2026年功耗将达到1.6千瓦。电源组件在典型GPU模块的整体占地面积中占主导地位。

可再生能源
传统上，太阳能电池板是以链式连接的，因此，如果某些设备可能由于处于阴凉处而产生较少的电力，则可能会对其他电池板产生负面影响。优化器跟踪每个太阳能模块的峰值输出，并在功率传递到中央逆变器之前调节电压。这提高了效率，特别是在部分阴影条件下，并能够监测每个单独面板的性能。