eGaNFET实现98%效率、250 W/48 V的DC/DC解决方案, 用于超薄且有高密度的计算应用


原标题:eGaNFET实现98%效率、250 W/48 V的DC/DC解决方案, 用于超薄且有高密度的计算应用
eGaNFET(增强型氮化镓场效应晶体管)通过实现98%效率、250 W/48 V的DC-DC转换解决方案,正在推动超薄、高密度计算应用的发展。
技术实现与性能突破
高效率与高功率密度:
宜普电源转换公司(EPC)推出的EPC9153演示板,采用250 W超薄电源模块,峰值效率高达98.2%,元件最大厚度仅6.5毫米。该设计通过同步降压配置,在20 V输出时温升低于40°C,显著提升了散热性能。高频开关与小型化:
eGaNFET的快速开关特性使转换器能够在500 kHz频率下工作,配合微型电感器(如Vishay公司的IHTH-1125KZ-5A),进一步缩小了解决方案尺寸。这种高频设计不仅减少了磁性元件的体积,还降低了整体系统成本。低损耗与热管理:
eGaNFET的导通电阻(RDS(on))远低于硅MOSFET,显著降低了开关损耗。例如,EPC2001的RDS(on)为7 mΩ,EPC2021的RDS(on)为2.5 mΩ,使得在高频下仍能保持高效。此外,eGaNFET的芯片级占位面积使其易于散热,无需复杂的水冷系统,进一步简化了设计。
应用场景与市场影响
超薄计算设备:
在计算机、显示器和智能手机等消费电子领域,eGaNFET技术使得设备在保持纤薄外形的同时,能够提供更高的功率输出。例如,EPC9148演示板采用多电平拓扑结构,元件最大厚度小于4毫米,峰值效率达98%,非常适合对空间要求极高的应用。数据中心与AI加速:
随着AI和HPC(高性能计算)的发展,处理器功耗急剧增加,48V配电系统成为主流。eGaNFET的高效转换能力使得48V直接至负载(PoL)的转换成为可能,减少了配电损耗,提高了系统效率。例如,Vicor的48V组件生态系统通过分比式电源架构,将电源分解为稳压及变压功能,进一步优化了数据中心和AI加速器的电源管理。电动汽车与混合动力系统:
eGaNFET在48V/12V双向转换器中的应用,使得轻度混合动力汽车和备用电池装置的体积和重量减少了超过35%,同时效率提高了超过1.5%。例如,EPC9163可提供2 kW的功率,效率达96.5%,非常适合需要高功率密度和小型化的车载应用。
行业趋势与未来展望
氮化镓技术的普及:
随着氮化镓技术的成熟,eGaNFET的成本正在逐渐降低,商业应用前景广阔。例如,EPC公司正在扩大基于eGaN IC的产品系列,为客户提供进一步节省占板面积、节能及节省成本的解决方案。高频化与集成化:
未来,DC-DC转换器将向更高频率和更高集成度发展。eGaNFET的高频开关能力使其成为实现这一目标的关键技术。例如,EPC与ADI公司合作推出的EPC9160参考设计,开关频率高达2 MHz,尺寸仅为23 mm x 22 mm,展示了氮化镓技术在小型化、高频化方面的潜力。系统级优化:
除了器件本身的性能提升,系统级的优化也至关重要。例如,Vicor的分比式电源架构通过将电源分解为专门的稳压及变压功能,实现了高密度、高效率
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