前言

作為第三代半導(dǎo)體的核心代表之一，在電源領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。相較傳統(tǒng)硅器件，氮化鎵在效率、功率密度、高頻特性及高溫可靠性等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，已成為AI數(shù)據(jù)中心、通信電源、新能源汽車及工業(yè)電源等高能耗領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高效化、綠色化升級(jí)的關(guān)鍵支撐。

在全球功率半導(dǎo)體加速向第三代材料演進(jìn)的背景下，產(chǎn)業(yè)鏈上下游在技術(shù)、產(chǎn)品與應(yīng)用層面持續(xù)發(fā)力，新方案、新架構(gòu)、新應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。為幫助讀者快速把握行業(yè)最新動(dòng)態(tài)，充電頭網(wǎng)梳理了近期多家廠商發(fā)布的第三代半導(dǎo)體demo方案與參考設(shè)計(jì)，涵蓋數(shù)據(jù)中心、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、PFC、電源適配器等多個(gè)核心應(yīng)用場(chǎng)景，供行業(yè)參考與交流。

下文品牌排序不分先后，按品牌英文首字母順序排列。

CloudSemi云鎵半導(dǎo)體

云鎵半導(dǎo)體發(fā)布 3kW 無橋圖騰柱 GaN PFC 評(píng)估板

云鎵半導(dǎo)體推出的無橋圖騰柱PFC電路相比傳統(tǒng)boost PFC電路在效率和性能上有顯著提升。它采用了Q1/Q2作為高頻橋臂，Q3/Q4及D1/D2作為低頻橋臂，且D1/D2可以用低導(dǎo)通電阻的MOSFET替代以降低損耗。無橋圖騰柱PFC的優(yōu)勢(shì)包括：更高的轉(zhuǎn)化效率、雙向輸出能力（適合儲(chǔ)能、OBC等應(yīng)用）、以及通過交替工作模式提升功率管壽命。此外，GaN HEMT在硬開關(guān)模式下能有效避免Si MOSFET的Qrr損耗，因此GaN基PFC電路可以采用CCM模式，從而降低電感電流峰值，進(jìn)一步提升效率。

云鎵半導(dǎo)體發(fā)布 2kW雙向開關(guān)GaN BDS前置升壓APFC評(píng)估板

云鎵半導(dǎo)體的雙向開關(guān)前置升壓APFC方案，通過基于GaN BDS的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，顯著提升了功率因數(shù)校正電路的效率與性能。相比傳統(tǒng)的Boost型APFC，雙向開關(guān)前置升壓APFC拓?fù)洳粌H去除了整流橋的應(yīng)用，減少了一個(gè)整流二極管的損耗，而且在功率器件上采用GaN BDS替代Si SJ-MOS器件，進(jìn)一步降低了元器件數(shù)量和成本，提升了系統(tǒng)的整體效率。GaN BDS不僅具有較高的性能，還可以通過集成單片雙向開關(guān)，減少了電路面積，降低了系統(tǒng)成本，成為市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

此外，該方案采用了先進(jìn)的FAN6616高性能PFC控制芯片，具有較小的體積和高效能輸出。經(jīng)過測(cè)試，該方案在230V/50Hz輸入條件下，成功實(shí)現(xiàn)了高達(dá)400V/2kW的輸出功率，并且功率因數(shù)接近0.995，諧波失真低至3%，輸出電壓紋波控制在6%以內(nèi)，展現(xiàn)了其卓越的電能質(zhì)量和可靠性。此外，設(shè)備在滿載情況下的最高溫度也不到75℃，確保了在高負(fù)載環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。這些優(yōu)點(diǎn)使得云鎵的這一APFC方案在高性能電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)潛力。

EPC宜普

EPC推出四電平結(jié)構(gòu)方案評(píng)估板EPC91107KIT

EPC面向下一代高性能服務(wù)器電源開發(fā)EPC91107KIT氮化鎵評(píng)估板，其采用多級(jí)圖騰柱PFC電路，降低開關(guān)損耗、器件應(yīng)力，減少輸入電流失真，并使得電感體積從130µH降至13.8µH，減少了90%。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高效能、低失真，并能用更小、更輕、更便宜的器件提供相同或更好的性能。

EPC91107KIT的設(shè)計(jì)完美適應(yīng)OCPORV3標(biāo)準(zhǔn)，尺寸僅為92.5mm×38.5mm，內(nèi)部集成了主電容、EMI濾波、浪涌保護(hù)等功能，使用氮化鎵功率板EPC2304，采用智能控制策略，響應(yīng)更快，且具備自動(dòng)平衡的飛電容。系統(tǒng)的效率超過98%，總諧波失真低于5%，功率因數(shù)接近1，表現(xiàn)超越了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。借助氮化鎵的優(yōu)勢(shì)，EPC四電平方案正在推動(dòng)高性能服務(wù)器電源架構(gòu)的革命。

EPC推出基于氮化鎵的ISOP LLC轉(zhuǎn)換器方案

EPC91110KIT評(píng)估板采用額定電壓150V的eGaN FET，實(shí)現(xiàn)400V到50V的高效隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換，最大輸出功率達(dá)到5.5 kW，滿足新一代數(shù)據(jù)中心和AI工廠的電源需求。其獨(dú)特的ISOP LLC架構(gòu)將寬電壓轉(zhuǎn)換分解為多個(gè)模塊并聯(lián)供電，優(yōu)化了磁件設(shè)計(jì)并降低了電壓應(yīng)力。板卡尺寸僅為80×70×27mm，模塊化設(shè)計(jì)支持未來高功率系統(tǒng)的擴(kuò)展。

EPC91110KIT的實(shí)際測(cè)試表現(xiàn)優(yōu)異，輸入電壓400V，輸出50V，峰值效率達(dá)98.2%，并在滿載時(shí)維持98%的效率。其高功率密度（>36 W/cm³）和1MHz的開關(guān)頻率使其成為AI電源設(shè)計(jì)的理想選擇。模塊化架構(gòu)支持11 kW和高壓直流配電應(yīng)用，且可擴(kuò)展，符合OCP Open Rack V3標(biāo)準(zhǔn)，完美契合未來AI、高性能計(jì)算及云基礎(chǔ)設(shè)施的需求。

Infineon英飛凌

英飛凌推出適用于10kW以下三相B6逆變器的評(píng)估板設(shè)計(jì)——EVAL_10kW_B6_SiC400V

英飛凌推出的EVAL_10kW_B6_SiC400V是一款針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高效 B6 逆變器評(píng)估套件，支持高達(dá) 10 kW 的 ACIM 和 PMSM 電機(jī)。它采用了400V CooISiC MOSFET G2，能夠進(jìn)行功率級(jí)別的微調(diào)，適用于研究人員和設(shè)計(jì)人員在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行評(píng)估和定制設(shè)計(jì)。該套件包括電源板、電容器板和柵極驅(qū)動(dòng)器板，方便用戶在不同設(shè)置下進(jìn)行靈活調(diào)整。

此逆變器采用三相全橋配置，配備風(fēng)冷散熱器，以確保高效率運(yùn)行和出色的散熱性能。它支持平滑的開關(guān)波形，提升了整體能效表現(xiàn)，且兼容 XMC4400 驅(qū)動(dòng)卡。該產(chǎn)品在光伏、儲(chǔ)能、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，提供了一種基于 SiC 技術(shù)的虛擬設(shè)計(jì)方案，幫助用戶在這些行業(yè)中實(shí)現(xiàn)更高效的電力轉(zhuǎn)換。

Innoscience英諾賽科

英諾賽科發(fā)布低壓GaN200A電機(jī)系統(tǒng)方案

英諾賽科推出的INNDMD72V200A1低壓GaN電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，結(jié)合了4顆并聯(lián)的InnoGaNINN100EBD018EADGaN器件和INS2040QC驅(qū)動(dòng)芯片，具備高集成度和高可靠性，適用于大功率伺服系統(tǒng)。該方案支持FOC無感算法，具有良好的電機(jī)測(cè)試功能，能有效驗(yàn)證GaN技術(shù)在低壓大電流應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。通過優(yōu)化電路和布局，INNDMD72V200A1能夠顯著提升系統(tǒng)的功率密度，適應(yīng)嚴(yán)苛的體積與效率要求。

該方案的核心參數(shù)包括72V母線、200A最大輸出電流，適配多種應(yīng)用場(chǎng)景，如機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)、無人機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)及工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備等。測(cè)試結(jié)果顯示，在不同母線電壓與散熱條件下，系統(tǒng)均能保持強(qiáng)大的帶載能力，最大相電流可達(dá)203.7Arms。INNDMD72V200A1方案展示了GaN技術(shù)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的卓越性能，并為開發(fā)者提供了從器件選型到控制算法的完整解決方案。

英諾賽科攜手Allegro推出全氮化鎵AI數(shù)據(jù)中心電源方案

英諾賽科與Allegro攜手推出一款具有開創(chuàng)意義的4.2kWAI數(shù)據(jù)中心全氮化鎵電源參考設(shè)計(jì)——INNDAD4K2A1。該方案全面結(jié)合英諾賽科旗下650V/150V氮化鎵功率器件與AllegroAHV85110隔離式自供電柵極驅(qū)動(dòng)器。該方案以97%峰值效率、130W/in³高功率密度、全氮化鎵架構(gòu)向行業(yè)展示了氮化鎵在數(shù)據(jù)中心與通信服務(wù)器中的實(shí)裝能力，標(biāo)志著全氮化鎵服務(wù)器時(shí)代的全面開啟。

英諾賽科這套4.2kW全氮化鎵方案可直接面向CRPS/OCP架構(gòu)AI數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、通信服務(wù)器、高功率LED驅(qū)動(dòng)、電源照明系統(tǒng)等諸多場(chǎng)景應(yīng)用。整體看來，氮化鎵已從適配器、小功率電源等消費(fèi)級(jí)應(yīng)用，全面跨入千萬級(jí)AI數(shù)據(jù)中心電源領(lǐng)域。

Si-Power硅動(dòng)力

硅動(dòng)力推出高性能PSR GaN解決方案SP3086EAB

無錫硅動(dòng)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鎵芯片，特別適用于設(shè)計(jì)離線式手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)充電器及小功率電源適配器等快速充電器和電源供應(yīng)器方案。其產(chǎn)品特點(diǎn)包括精準(zhǔn)的恒壓、恒流精度、原邊反饋控制、內(nèi)建自適應(yīng)峰值電流控制和廣泛的保護(hù)功能。此外，SP3086EAB還集成高壓?jiǎn)?dòng)模塊，減少了外部組件的需求，待機(jī)功耗低于75mW，具備優(yōu)異的EMI性能和高效率（最高可達(dá)90.3%）。適用于85~264V輸入電壓范圍。

此芯片具備高性能和高可靠性，能夠滿足現(xiàn)代小功率電源設(shè)計(jì)對(duì)低成本、高效率和緊湊尺寸的需求。它的高頻設(shè)計(jì)可降低變壓器體積和成本，且提供更高的功率密度，極大地提升了電源適配器的整體性能。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

從本次匯總的多款demo方案可以看到，無論是高功率服務(wù)器電源、雙向PFC、四電平架構(gòu)，還是低壓大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，GaN與SiC正不斷突破應(yīng)用邊界，加速對(duì)應(yīng)領(lǐng)域產(chǎn)品規(guī)模化落地。

未來，隨著AI人工智能、新能源與智能工業(yè)系統(tǒng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用深度與廣度仍將持續(xù)擴(kuò)展。充電頭網(wǎng)也將持續(xù)關(guān)注行業(yè)前沿動(dòng)態(tài)，為讀者帶來更及時(shí)、更具價(jià)值的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)觀察。

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第三代半導(dǎo)體行業(yè)有哪些新方案值得關(guān)注？這篇文章帶您深度解析

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