为800V应用选择合适的半导体技术

面向AI数据中心高压中间母线转换器应用的横向GaN HEMT、SiC MOSFET与SiC Cascode JFET的对比

摘要

随着AI数据中心向更高功率密度和更高效能源分配演进，高压中间母线转换器（HV IBC）正逐渐成为下一代云计算供电架构中的关键器件。本文针对横向GaN HEMT、碳化硅MOSFET及SiC Cascode JFET（CJFET）三类宽禁带功率器件，在近1 MHz高频开关条件下用于高压母线转换器的性能展开对比分析。重点评估了导通损耗、开关特性、栅极电荷损耗及缓冲电路需求等关键指标。同时，本文亦探讨了三种谐振转换器拓扑——堆叠式LLC、单相LLC与三相LLC——对其系统效率与元件数量的影响。仿真结果表明，尽管三类半导体器件的系统总损耗相近，但CJFET因结构简单、驱动便捷，在成本方面具备显著优势。在拓扑比较中，三相LLC通过有效降低RMS电流并减少元件数量，表现出更优的综合性能。本研究为未来高压IBC设计中半导体选型与拓扑配置提供了理论依据，安森美（onsemi）正开展相关实验验证工作。

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