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    應對電源功率模組設計挑戰及其氮化鎵的EGaN FET和集成電路的選用

        作者:宏拓新軟件
        發布日期:2023-08-07         
    閱讀:24     
     
     

    電動汽車、新能源、光伏、風電等領域廣泛使用高功率開關電源功率模組。IGBT 和 MOSFET 是模組中常用器件。這些技術,以及為實現高達 1700 伏特電壓、1600 安培電流、溫度穩定和低電磁輻射的復雜指標帶來的設計挑戰。這是因為新能源產品廣泛使用高功率開關電路,簡稱電源功率模組。電源功率模組通常不是單一器件的封裝,而是多片 IGBT,或 MOSFET,以及二極管的電路組合。對這種多器件的模組,如果設計正確,高電壓、大電流、穩定的溫度和低電磁輻射是可以實現的。其這四個維度的指標在模組本身密度較大的情況成為設計面臨的挑戰。如見圖1所示為電源功率模組四個維度的設計挑戰示意圖。

    問題的由來:應該說電源功率模組包含多個轉換技術,而其中典型是DC-DC電源轉換,尤其是在降低數據中心能耗中的核心。數據中心平均每個機架使用3 kW到5 kW的功率來驅動服務器、存儲和網絡機架。人工智能(AI)、5G和大數據的采用,正在導致更多的智能,需更高的功率來驅動服務器、存儲和網絡機架。這是因為網絡機架、服務器板上的空間非常寶貴,服務器特別是那些為執行高端計算功能(如人工智能)而設計的服務器需要更多的功率,許多系統正在遷移到48 V配電電壓架構,該架構能夠顯著降低配電損耗并增加功率密度。由此采用高效的GaN FET和IC實現了新的48 V機架設計,減少了云數據中心的能源支出,降低了冷卻要求,提高了整體電力使用效率(PUE)。

    據此,為實這些目標的實現,值此本文將應對電源功率模組完整設計挑戰的相技術特征問題作研討,并由此拓寬出以EGaN FET提高效率降低總成本的各類型DC-DC轉換器設計方案為典例作分析說明。

    電源功率模組四個維度的設計挑戰示意圖

     

     

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