低電壓GaN FET如何實現Multi-kW 800V隔離型轉換器

AI資料中心與工業自動化日益普及的800V配電系統，正為電源轉換設計師帶來新挑戰：如何在維持高功率密度的同時，將高壓直流電高效轉換為現代負載所需的6V、12V及48V電壓軌（Voltage Rails）。

EPC的Michael de Rooij探討了多級輸入串聯輸出並聯（ISOP）架構如何將高壓輸入分配至多個轉換模組，使多千瓦隔離型轉換器的一次側與二次側皆能採用低電壓GaN FET。

此方法不依賴高壓元件作為一次側，而是將800 V輸入分攤至多個模組。因每個模組僅處理部分輸入電壓，故可使用低電壓GaN元件，並兼顧電流隔離、高效率與高功率密度。另外也分析交錯式設計、平面磁性元件及模組化如何有助於降低損耗並改善散熱管理。

從兩級高壓轉換到多級ISOP架構

傳統高壓設計中，兩級ISOP轉換器在一次側使用650 V的GaN FET，二次側則用低壓元件。EPC提出的替代方案將高壓輸入分配至多個模組，讓一次側也能採用低電壓GaN FET。因此，ISOP架構成為可擴展的平台，將輸入電壓分配給多個串聯模組，並將其輸出並聯。

這項架構變更帶來多項優勢。熱能分散至多個模組，不再集中於少數高壓開關元件上。交錯式設計更進一步降低輸出電流漣波，從而減少輸出端所需的電容值。