5月22日,2026世界AI服务器电源大会(PSU 2026)在深圳顺利举行。本次大会由充电头网旗下服务器电源网800VDC.com主办,聚焦AI数据中心、服务器电源、高压直流供电、SST固态变压器、功率器件与系统级电源架构等热点方向。

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会上,Power Integrations(以下简称:PI)资深FAE余兴围绕AI数据中心供电架构升级、高压直流母线应用趋势,以及高压PowiGaN器件在效率、功率密度和可靠性方面的优势进行了分享。

目前AI服务器功耗持续提升,数据中心供电系统正在向更高电压、更高效率和更高功率密度方向演进。其中,800VDC架构被视为下一代AI数据中心的重要技术路线。

在这一架构下,功率器件的耐压等级、开关损耗、驱动复杂度和长期可靠性,将直接影响服务器电源的系统设计和应用表现。

800VDC架构推动高压GaN走向主电源应用

在AI算力快速增长的背景下,服务器电源需要在有限空间内承载更高功率输出,同时兼顾转换效率和散热压力。传统低压供电链路中,器件数量、磁性元件体积、开关损耗和高压应力管理,都会限制功率密度继续提升。

针对这一趋势,PI已推出1250V和1700V高压GaN器件,并围绕800VDC AI数据中心架构发布相关技术白皮书。其中,1250V GaN可面向800V至54V/12V等高压母线转换场景,1700V GaN则进一步覆盖更高耐压需求。

PI早在2018年便推出750V GaN器件,随后陆续扩展至900V、1250V和1700V平台。可以看到,GaN正在从消费类快充、辅助电源等应用,进一步进入服务器主电源、高压直流母线变换等更高功率等级市场。

单颗1250V GaN简化800V主电源设计

在800VDC输入场景下,如果继续采用650V硅MOS或650V GaN器件,通常需要通过级联、串联或多路并联方式实现电压分担。

这类方案虽然能够满足耐压需求,但也会带来器件数量增加、驱动控制复杂、电压均衡难度提升等问题。

PI采用单颗1250V高压GaN器件,可简化800V功率变换电路。以半桥SR-LLC架构为例,单颗1250V PowiGaN器件能够直接应对高压母线输入,减少650V器件级联带来的均压风险,也有助于降低系统复杂度。

对于长期高负载运行的AI服务器电源来说,结构越简洁,系统调试和长期运行的不确定因素也就越少。高耐压单管方案不仅有助于提升可靠性,也为电源模块进一步提高功率密度提供了基础。

对比SiC,高压GaN更适合高频高密设计

在高压器件对比中,PI重点展示了1250V GaN HEMT与1200V SiC MOSFET之间的差异。以相近导通电阻等级为例,1250V GaN在输出电容电荷Qoss、栅极电荷Qg以及关断延迟等关键指标上具备优势。

更低的Qoss有助于降低高压开关损耗,更低的Qg可以减少驱动损耗,更短的关断时间则有利于提升高频运行效率。

PI表示,1250V GaN HEMT可支持高达1MHz级别的高频工作。对于AI服务器电源来说,开关频率提升后,磁性元件和滤波器件体积有望进一步缩小,从而提升电源模块功率密度,并为散热设计留出更多空间。

共源共栅结构带来更简单的驱动控制

除了耐压和高频性能,PI还介绍了PowiGaN采用的耗尽型共源共栅结构。

PI通过低压硅MOS与GaN器件组合,实现整体器件的常关控制。由于实际驱动对象是低压硅MOS,因此其栅极驱动窗口更宽,对驱动电压和噪声的容忍度更高,也有助于降低误导通风险。

相比之下,增强型GaN的栅极耐压窗口较窄,在高频、高dv/dt环境中,往往需要更复杂的负压关断和驱动钳位设计。

对于服务器电源这类高可靠性应用来说,驱动方案越简单,系统设计和量产导入难度也就越低。

低第三象限损耗提升LLC效率表现

在LLC等软开关拓扑中,第三象限反向导通性能同样关键。为了实现ZVS,功率器件需要在死区时间内进行反向续流,因此反向导通损耗会直接影响电源效率和温升表现。

PI表示,耗尽型共源共栅结构在第三象限工作时,主要由低压硅MOS体二极管导通,其反向导通拐点电压约为0.7V。相比部分增强型GaN方案,该结构有助于降低死区损耗。

对于高频LLC电源而言,这一优势会直接体现在效率、温升和散热设计上,也契合AI服务器电源对高效率、高功率密度的需求。

高压瞬态耐受,提升数据中心电源可靠性

AI数据中心电源不仅要高效,也必须具备高可靠性。服务器电源长期运行在高负载状态下,还可能面对浪涌、雷击、接线异常等高压瞬态事件,器件在异常应力下的表现,直接关系到系统安全性和可维护性。

SiC器件在超过一定电压后可能出现雪崩击穿,并导致不可恢复损坏;而GaN器件在高压应力下更多表现为导通电阻暂时上升,在高压事件移除后,器件特性可逐步恢复。

此外,PI还结合公开HTRB高温反偏测试数据指出,耗尽型共源共栅GaN在长期高压偏置可靠性方面具备优势。

其1250V和1700V GaN器件已经在汽车等严苛应用中实现量产出货,这也为其进入AI数据中心电源应用提供了可靠性基础。

从辅助电源到主电源,GaN应用边界继续扩大

目前,PI的GaN器件已经在服务器辅助电源领域实现出货,并随着GaN技术普及持续增长。

在800VDC AI数据中心架构中,PI的1700V InnoSwitch系列和InnoMux-2产品可用于辅助电源部分,面向主电源的系统级GaN产品也正在研发推进。

这意味着PI的高压GaN布局并不局限于单一器件替代,而是覆盖辅助电源、主电源以及高压母线功率变换等多个环节。

随着800VDC架构逐步推进,服务器电源中的高压器件选型也将从单纯关注耐压,转向综合考虑效率、频率、驱动难度、可靠性和系统成本。

充电头网总结

Power Integrations此次将1250V、1700V PowiGaN放到了800VDC数据中心供电架构中,核心思路十分清晰:用更高耐压的单颗GaN器件,减少650V器件级联带来的均压和控制问题,同时借助GaN低电荷、高频开关的特点,为服务器电源提升效率和功率密度提供支持。

当前800VDC架构仍处在加速推进阶段,相关电源方案还需要经历器件选型、拓扑优化和系统验证。高压GaN能否在服务器主电源中大规模落地,最终仍要看效率、可靠性、成本和量产成熟度的综合表现。

但可以确定的是,随着AI数据中心功率需求继续提升,传统器件方案面临的设计压力会越来越明显。1250V、1700V这类高压GaN器件,也将成为服务器电源升级中值得关注的重要技术路线。

另外,本次大会所有嘉宾演讲内容已完成高清视频素材整理,各企业专属演讲视频均已单独上线发布,直观呈现各家技术亮点与研发成果,内容兼具实操性与前瞻性,含金量十足!

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