前言
作为第三代半导体的核心代表之一,在电源领域展现出巨大的优势与价值。相较传统硅器件,氮化镓在效率、功率密度、高频特性及高温可靠性等方面具备显著优势,已成为AI数据中心、通信电源、新能源汽车及工业电源等高能耗领域实现高效化、绿色化升级的关键支撑。
在全球功率半导体加速向第三代材料演进的背景下,产业链上下游在技术、产品与应用层面持续发力,新方案、新架构、新应用不断涌现。为帮助读者快速把握行业最新动态,充电头网梳理了近期多家厂商发布的第三代半导体demo方案与参考设计,涵盖数据中心、电机驱动、PFC、电源适配器等多个核心应用场景,供行业参考与交流。
下文品牌排序不分先后,按品牌英文首字母顺序排列。
CloudSemi云镓半导体
云镓半导体发布 3kW 无桥图腾柱 GaN PFC 评估板
云镓半导体推出的无桥图腾柱PFC电路相比传统boost PFC电路在效率和性能上有显著提升。它采用了Q1/Q2作为高频桥臂,Q3/Q4及D1/D2作为低频桥臂,且D1/D2可以用低导通电阻的MOSFET替代以降低损耗。无桥图腾柱PFC的优势包括:更高的转化效率、双向输出能力(适合储能、OBC等应用)、以及通过交替工作模式提升功率管寿命。此外,GaN HEMT在硬开关模式下能有效避免Si MOSFET的Qrr损耗,因此GaN基PFC电路可以采用CCM模式,从而降低电感电流峰值,进一步提升效率。
云镓半导体发布 2kW双向开关GaN BDS前置升压APFC评估板
云镓半导体的双向开关前置升压APFC方案,通过基于GaN BDS的创新设计,显著提升了功率因数校正电路的效率与性能。相比传统的Boost型APFC,双向开关前置升压APFC拓扑不仅去除了整流桥的应用,减少了一个整流二极管的损耗,而且在功率器件上采用GaN BDS替代Si SJ-MOS器件,进一步降低了元器件数量和成本,提升了系统的整体效率。GaN BDS不仅具有较高的性能,还可以通过集成单片双向开关,减少了电路面积,降低了系统成本,成为市场上的竞争优势。
此外,该方案采用了先进的FAN6616高性能PFC控制芯片,具有较小的体积和高效能输出。经过测试,该方案在230V/50Hz输入条件下,成功实现了高达400V/2kW的输出功率,并且功率因数接近0.995,谐波失真低至3%,输出电压纹波控制在6%以内,展现了其卓越的电能质量和可靠性。此外,设备在满载情况下的最高温度也不到75℃,确保了在高负载环境下的稳定运行。这些优点使得云镓的这一APFC方案在高性能电源设计领域具有明显的技术优势和市场潜力。
EPC宜普
EPC推出四电平结构方案评估板EPC91107KIT
EPC面向下一代高性能服务器电源开发EPC91107KIT氮化镓评估板,其采用多级图腾柱PFC电路,降低开关损耗、器件应力,减少输入电流失真,并使得电感体积从130µH降至13.8µH,减少了90%。该设计实现了高效能、低失真,并能用更小、更轻、更便宜的器件提供相同或更好的性能。
EPC91107KIT的设计完美适应OCPORV3标准,尺寸仅为92.5mm×38.5mm,内部集成了主电容、EMI滤波、浪涌保护等功能,使用氮化镓功率板EPC2304,采用智能控制策略,响应更快,且具备自动平衡的飞电容。系统的效率超过98%,总谐波失真低于5%,功率因数接近1,表现超越了行业标准。借助氮化镓的优势,EPC四电平方案正在推动高性能服务器电源架构的革命。
EPC推出基于氮化镓的ISOP LLC转换器方案
EPC91110KIT评估板采用额定电压150V的eGaN FET,实现400V到50V的高效隔离式DC-DC转换,最大输出功率达到5.5 kW,满足新一代数据中心和AI工厂的电源需求。其独特的ISOP LLC架构将宽电压转换分解为多个模块并联供电,优化了磁件设计并降低了电压应力。板卡尺寸仅为80×70×27mm,模块化设计支持未来高功率系统的扩展。
EPC91110KIT的实际测试表现优异,输入电压400V,输出50V,峰值效率达98.2%,并在满载时维持98%的效率。其高功率密度(>36 W/cm³)和1MHz的开关频率使其成为AI电源设计的理想选择。模块化架构支持11 kW和高压直流配电应用,且可扩展,符合OCP Open Rack V3标准,完美契合未来AI、高性能计算及云基础设施的需求。
Infineon英飞凌
英飞凌推出适用于10kW以下三相B6逆变器的评估板设计——EVAL_10kW_B6_SiC400V
英飞凌推出的EVAL_10kW_B6_SiC400V是一款针对电机驱动的高效 B6 逆变器评估套件,支持高达 10 kW 的 ACIM 和 PMSM 电机。它采用了400V CooISiC MOSFET G2,能够进行功率级别的微调,适用于研究人员和设计人员在实际环境中进行评估和定制设计。该套件包括电源板、电容器板和栅极驱动器板,方便用户在不同设置下进行灵活调整。
此逆变器采用三相全桥配置,配备风冷散热器,以确保高效率运行和出色的散热性能。它支持平滑的开关波形,提升了整体能效表现,且兼容 XMC4400 驱动卡。该产品在光伏、储能、电机驱动、物联网(IoT)、伺服电机驱动与控制等领域具有广泛应用,提供了一种基于 SiC 技术的虚拟设计方案,帮助用户在这些行业中实现更高效的电力转换。
Innoscience英诺赛科
英诺赛科发布低压GaN200A电机系统方案
英诺赛科推出的INNDMD72V200A1低压GaN电机驱动方案,结合了4颗并联的InnoGaNINN100EBD018EADGaN器件和INS2040QC驱动芯片,具备高集成度和高可靠性,适用于大功率伺服系统。该方案支持FOC无感算法,具有良好的电机测试功能,能有效验证GaN技术在低压大电流应用中的优势。通过优化电路和布局,INNDMD72V200A1能够显著提升系统的功率密度,适应严苛的体积与效率要求。
该方案的核心参数包括72V母线、200A最大输出电流,适配多种应用场景,如机器人关节驱动、无人机推进系统及工业自动化设备等。测试结果显示,在不同母线电压与散热条件下,系统均能保持强大的带载能力,最大相电流可达203.7Arms。INNDMD72V200A1方案展示了GaN技术在电机驱动中的卓越性能,并为开发者提供了从器件选型到控制算法的完整解决方案。
英诺赛科携手Allegro推出全氮化镓AI数据中心电源方案
英诺赛科与Allegro携手推出一款具有开创意义的4.2kWAI数据中心全氮化镓电源参考设计——INNDAD4K2A1。该方案全面结合英诺赛科旗下650V/150V氮化镓功率器件与AllegroAHV85110隔离式自供电栅极驱动器。该方案以97%峰值效率、130W/in³高功率密度、全氮化镓架构向行业展示了氮化镓在数据中心与通信服务器中的实装能力,标志着全氮化镓服务器时代的全面开启。
英诺赛科这套4.2kW全氮化镓方案可直接面向CRPS/OCP架构AI数据中心服务器、通信服务器、高功率LED驱动、电源照明系统等诸多场景应用。整体看来,氮化镓已从适配器、小功率电源等消费级应用,全面跨入千万级AI数据中心电源领域。
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1、 功率密度提升30%,英诺赛科携手Allegro推出全氮化镓AI数据中心电源方案
Si-Power硅动力
硅动力推出高性能PSR GaN解决方案SP3086EAB
无锡硅动力推出一款基于700V GaN功率器件的SP3086EAB芯片是一款的合封氮化镓芯片,特别适用于设计离线式手机、数码相机充电器及小功率电源适配器等快速充电器和电源供应器方案。其产品特点包括精准的恒压、恒流精度、原边反馈控制、内建自适应峰值电流控制和广泛的保护功能。此外,SP3086EAB还集成高压启动模块,减少了外部组件的需求,待机功耗低于75mW,具备优异的EMI性能和高效率(最高可达90.3%)。适用于85~264V输入电压范围。
此芯片具备高性能和高可靠性,能够满足现代小功率电源设计对低成本、高效率和紧凑尺寸的需求。它的高频设计可降低变压器体积和成本,且提供更高的功率密度,极大地提升了电源适配器的整体性能。
充电头网总结
从本次汇总的多款demo方案可以看到,无论是高功率服务器电源、双向PFC、四电平架构,还是低压大电流电机驱动,GaN与SiC正不断突破应用边界,加速对应领域产品规模化落地。
未来,随着AI人工智能、新能源与智能工业系统需求持续增长,第三代半导体的应用深度与广度仍将持续扩展。充电头网也将持续关注行业前沿动态,为读者带来更及时、更具价值的技术与产业观察。
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