一文教大家如何采用GaN实现48V至POL单级转换
【导读】企业服务器、交换机、基站和存储硬件设计师都在寻求在其主板上提高功率密度和效率。随着主板上元件数量的增加和外形尺寸的减小，电源密度成为进一步减小面积的限制因素。电源越小，主板尺寸就越小，减小主板尺寸就可以将更多的主板装入给定的机架中，最大限度地提高数据中心吞吐量和性能。
在图1所示的典型电信电源系统中，48vdc输入电压必须进一步降低到中间母线电压（在此例中为3.3v），然后用一个或多个降压直流（dc/dc）转换器降压成处理器、asic和fpga内核轨电压、i/o轨、ddr存储器、phy芯片和其他低压元件所需的各种稳定低输出电压。
图1：交流（ac）至48v至负载点（pol）电信电源系统
ti的氮化镓（gan）直流/直流解决方案去除了中间母线直流/直流转换级，设计师可以在单级中将48v电压降至更低的输出电压。
去除中间母线直流/直流转换器使得功率密度和系统成本显着增加，同时提高了可靠性。
与硅mosfet相比，gan的优势包括：
● 低输入和输出电容，减少开关损耗，实现更快的开关频率。
● 接近0的反向恢复电荷，无反向恢复损耗，降低d类逆变器/放大器的损耗。
● 由于较低的栅极-漏极电容，大大降低了开关损耗，实现了更高的开关频率，减少甚至去除了散热器。
图2显示了gan和硅fet之间48v至pol的效率比较。
图 2：不同负载电流下gan与硅直流/直流转换器的48v至pol效率
ti的新型48v至pol gan单级解决方案——采用tps53632g 无驱动器脉宽调制（pwm）控制器和lmg5200 80v gan半桥功率级（驱动器和gan fet在同一集成电路上）——功率密度高，负载瞬态响应速度快，效率高，具有卓越的热性能和系统可靠性，总面积为700mm2，输出功率为48w。输入电压为60v，输出电压为1v，电流50a，开关频率600khz时，48v的效率为88%，如图3所示。
模块效率峰值为91％，在35a的输出电流下仍然为90％。值得注意的是，即使当将输入电压增加到75v时，效率也不会显着下降。
图3：48v至pol gan 直流/直流转换器参考设计和在600khz不同负载电流下的效率
如果您正在设计用于企业服务器、交换机、基站和存储设备等终端应用的48v至pol 直流/直流转换器，而且采用了传统上使用的48v至中间母线和中间母线至pol直流/直流转换器，是时候使用ti的gan直流/直流解决方案来简化您的设计，提高功率密度和可靠性了。在gan解决方案门户上查看ti完整的gan直流/直流转换产品组合。
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模块效率峰值为91％，在35a的输出电流下仍然为90％。值得注意的是，即使当将输入电压增加到75v时，效率也不会显着下降。
图3：48v至pol gan 直流/直流转换器参考设计和在600khz不同负载电流下的效率
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