采用GaN實現48V至POL單級轉換
發布時間：2020-08-21 責任編輯：wenwei
【導讀】企業服務器、交換機、基ji站zhan和he存cun儲chu硬ying件jian設she計ji師shi都dou在zai尋xun求qiu在zai其qi主zhu板ban上shang提ti高gao功gong率lv密mi度du和he效xiao率lv。隨sui著zhe主zhu板ban上shang元yuan件jian數shu量liang的de增zeng加jia和he外wai形xing尺chi寸cun的de減jian小xiao，電dian源yuan密mi度du成cheng為wei進jin一yi步bu減jian小xiao麵mian積ji的de限xian製zhi因yin素su。電dian源yuan越yue小xiao，主zhu板ban尺chi寸cun就jiu越yue小xiao，減jian小xiao主zhu板ban尺chi寸cun就jiu可ke以yi將jiang更geng多duo的de主zhu板ban裝zhuang入ru給gei定ding的de機ji架jia中zhong，最zui大da限xian度du地di提ti高gao數shu據ju中zhong心xin吞tun吐tu量liang和he性xing能neng。
在圖1所示的典型電信電源係統中，48VDC輸入電壓必須進一步降低到中間母線電壓（在此例中為3.3V），然後用一個或多個降壓直流（DC/DC）轉換器降壓成處理器、ASIC和FPGA內核軌電壓、I/O軌、DDR存儲器、PHY芯片和其他低壓元件所需的各種穩定低輸出電壓。
圖1：交流（AC）至48V至負載點（POL）電信電源係統
TI的氮化镓(GaN)直流/直流解決方案去除了中間母線直流/直流轉換級，設計師可以在單級中將48V電壓降至更低的輸出電壓。
去除中間母線直流/直流轉換器使得功率密度和係統成本顯著增加，同時提高了可靠性。
與矽MOSFET相比，GaN的優勢包括：
● 低輸入和輸出電容，減少開關損耗，實現更快的開關頻率。
● 接近0的反向恢複電荷，無反向恢複損耗，降低D類逆變器/放大器的損耗。
● 由於較低的柵極-漏極電容，大大降低了開關損耗，實現了更高的開關頻率，減少甚至去除了散熱器。
圖2顯示了GaN和矽FET之間48V至POL的效率比較。
圖 2：不同負載電流下GaN與矽直流/直流轉換器的48V至POL效率
TI的新型48V至POL GaN單級解決方案——采用TPS53632G 無驅動器脈寬調製(PWM)控製器和LMG5200 80V GaN半橋功率級（驅動器和GaN FET在同一集成電路上）——功率密度高，負載瞬態響應速度快，效率高，具有卓越的熱性能和係統可靠性，總麵積為700mm2，輸出功率為48W。輸入電壓為60V，輸出電壓為1V，電流50A，開關頻率600kHz時，48V的效率為88%，如圖3所示。
模塊效率峰值為91％，在35A的輸出電流下仍然為90％。值得注意的是，即使當將輸入電壓增加到75V時，效率也不會顯著下降。
圖3：48V至POL GaN 直流/直流轉換器參考設計和在600KHz不同負載電流下的效率
如果您正在設計用於企業服務器、交換機、基站和存儲設備等終端應用的48V至POL 直流/直流轉換器，而且采用了傳統上使用的48V至中間母線和中間母線至POL直流/直流轉換器，是時候使用TI的GaN直流/直流解決方案來簡化您的設計，提高功率密度和可靠性了。在GaN解決方案門戶上查看TI完整的GaN直流/直流轉換產品組合。
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