在日益数字化、互联化和虚拟化的世界中发挥着关键和重要的作用。由于数据中心有巨大的能源需求，因此需要能够减少电力损失、提高效率和加强热控制的

　　近年来，由于用户数量增多，移动设备和社交网络的广泛使用，以及信息在云端的远程存储，互联网的流量有了很大的增长。据分析人士称，这种流量的增长仍未达到完全饱和。

　　这些增长预测提出了有关设备效率和电力消耗的问题，这刺激了新的节能电力转换技术的发展，如宽带隙 (WBG) 功率器件所提供的技术。

　　PUE指标是一个基本的统计数据，足以确定发展方向。尽管不是一个完美的衡量标准，但它已经成为一个行业标准。PUE 最好接近统一，这意味着数据中心只需要电力来支持其 IT 需求。然而，根据国家可再生能源实验室 (NREL)2 的数据，平均 PUE 约为 1.8。数据中心的 PUE 值范围很广，但注重效率的数据中心经常达到 1.2 或更低的 PUE 值。

　　(VFD) 和尽量减少服务器和 UPS 的数量是降低 PUE 的两种常见方法。在过去几年中，从传统的 12 V 架构过渡到更高效的 48 V 解决方案（见图 1），减少了大量的功率损失（I2R 损失），为日益增长的耗费电力的处理系统提供了更高效的解决方案。在电源结构中使用48 V 电压，可使 I2R 损耗降低 16 倍。考虑到效率提高一个百分点就能在整个数据中心层面节省千瓦级电力，因此这有助于满足要求不断提升的能源效率要求。

　　采用更有效的功率器件，如用 WBG 半导体代替硅，就是一个更有效的选择。像 GaN 和 SiC 这样的 WBG 半导体可以克服硅技术的限制，提供高击穿电压、高开关频率，降低传导和开关损耗，从而实现更好的散热和更小的外形尺寸（见图 1）。这使得电源和电源转换阶段的效率更高。如上所述，在数据中心中，即使效率提高一个百分点，也可以转化为大量的能源节约。

　　GaN（氮化镓）是一类新兴的宽带隙材料，其电子带隙比硅 (1.1 eV) 大三倍 (3.4 eV)。此外，与硅相比，GaN 具有两倍的电子迁移率。GaN 在非常高的开关频率下具有众所周知和无与伦比的效率，这是因其巨大的电子迁移率所决定的。

　　减少了电阻和电容也提高了电源转换效率，为数据中心的工作负载提供更多的电力。与其产生更多的热量，从而需要为数据中心提供更多的冷却，不如在每瓦特上完成更多的数据中心操作。高开关频率也减少了储能无源元件的尺寸和重量，因为每个开关周期储存的能量大大减少。GaN 的另一个优势是它能够支持不同的电源转换器和电源拓扑结构。

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　　历史上，SiC功率器件在数据中心的最早应用之一是 UPS 设备。UPS 对数据中心来说是必不可少的，以防止市电故障或中断对其运营产生潜在的灾难性影响。电源冗余对于确保数据中心的运行连续性和可靠性至关重要。优化数据中心的电力使用效率 (PUE) 是每个企业家和运营管理层的首要任务。

　　一个可靠的、持续的电源对数据中心来说是必要的。为满足这一要求，经常采用与电压和频率无关的 (VFI) UPS 系统。一个 AC/DC 转换器（整流器）、一个 DC/AC 转换器（

　　）和一个 DC Link 组成了一台 VFI UPS 设备。旁通开关主要在维护期间使用，将 UPS 输出直接连接到输入端的交流电源上。在市电发生故障的情况下，通常由许多电池组成的电池组连接到降压或升压转换器，为电源供电。

　　总之，像 GaN 和 SiC 这样的 WBG 材料，是新兴的半导体，将为数据中心等高要求应用开辟一个新的

　　发展航道。其优势全面，包括提高系统效率，降低冷却系统要求，在更高温度下运行，以及更高的功率密度。随着 GaN 和 SiC 功率器件集成到电压转换器和电源中，能帮助数据中心运营商实现了更高的效率，最大限度地利用地面空间并降低整个设施的运营成本。

　　在数据中心中，即使效率提高一个百分点，也可以转化为大量的能源节约。考虑到数据中心规模不断增长的趋势，对于数据中心的运营者而言，如何减轻能耗焦虑，一直是一个重要的课题。从Si转向WBG已经成为一个成熟的选择，而GaN和 SiC无疑将扮演重要的角色。您是否正在利用WBG进行电源系统的设计和应用？您在Si转向WBG功率器件的过程中有哪些心得和经验？

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