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。

 

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。

 

2:不同负载电流下GaN与硅直流/直流转换器的48VPOL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。

 

348VPOL 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。

 

原文链接:

https://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2016/07/05/enabling-48v-to-pol-single-stage-conversion-with-gan