电力电子变换器GaN器件在数据中心电源中的应用技术设计.docx

更新时间：2026-09-11 08:41:22 大小：37K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：GaN 数据中心电源无桥PFC 图腾柱PFC STM32G474 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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电力电子变换器GaN器件在数据中心电源中的应用技术设计

1 引言

数据中心电源是GaN HEMT最早大规模应用的领域之一，利用GaN器件的高频低损耗特性，可实现更高的功率密度和效率。数据中心服务器电源通常采用两级架构：前级PFC将交流电转换为400V直流电，后级DC-DC将400V转换为服务器所需的12V或48V直流电。GaN HEMT在PFC和DC-DC中均可应用，在PFC中实现高频化减小电感体积，在DC-DC中实现高频化减小变压器体积。48V总线架构是数据中心的发展趋势，GaN HEMT在48V系统中优势明显，因48V系统电流大，GaN的低导通电阻可显著降低导通损耗。本章将系统阐述GaN器件在数据中心电源中的应用技术，包括拓扑选择、高频设计、热管理和系统集成，为GaN数据中心电源设计提供系统指导。

2 拓扑选择

2.1 无桥PFC

无桥PFC是数据中心电源前级的优选拓扑，在GaN HEMT的高频下，无桥PFC可进一步减小电感体积。图腾柱PFC，使用两个GaN HEMT作为高频桥臂，两个Si MOSFET作为工频桥臂，在电流过零点切换工频桥臂，效率可达99%以上。GaN HEMT的零反向恢复电荷消除了PFC中二极管反向恢复的损耗，在临界导通模式（CrM）下，可进一步降低开关损耗。

2.2 LLC谐振变换器

LLC谐振变换器是数据中心电源后级的常用拓扑，在GaN HEMT的高频下，变压器体积可大幅减小。GaN LLC变换器的设计要点：开关频率500 kHz~2 MHz，变压器磁芯使用低损耗NiZn铁氧体或MnZn铁氧体，谐振电感使用磁粉芯或空芯电感。在48V输出系统中，LLC变换器的变压器副边电流大，需要使用多股利兹线或铜箔绕组，减小绕组损耗。

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