全砖电源做到10 kW,GaN推动功率密度升级,中国工博会释放哪些技术信号?
10月12日,第26届中国国际工业博览会(CIIF 2026)在上海开幕。 世强硬创 平台重点展示了面向AI数据中心的高功率密度供电方案,涵盖 SST固态变压器 、800V转54V 10kW全砖电源 、48V LV-IBC 高功率密度砖块电源 等,覆盖从中压接入、800V直流配电到服务器板级供电的关键环节;同时展出了泛机器人关节驱动、车规48V BMS等工业自动化方案。
传统工频变压器存在效率低、体积大、响应慢等问题,而固态变压器(SST)凭借高频变换、双向能量流和智能控制,正成为AI数据中心供电体系的关键方案。
传统工频变压器配合多级整流的供电架构,存在设备体积大、转换环节多、动态调节能力受限等问题。固态变压器通过高频功率变换与数字化控制,可实现中压交流向800V直流的高效转换,同时支持双向能量流控制,减少部分传统转换环节,为AI数据中心提供更加紧凑、灵活的供电架构。
世强硬创 此次展示的SST方案以SiC功率器件为核心,原边高压侧主要采用SiC功率模块,副边侧以SiC单管为主。结合三电平拓扑设计,可降低单个开关器件承受的电压应力,并利用SiC器件的高频开关特性,缩小磁性器件体积、降低转换损耗,提升系统功率密度。
在功率器件方面,方案覆盖 1200V至3300V多个电压等级 的SiC器件,提供2mΩ至40mΩ不同导通电阻规格,并具备功率模块、插件式单管等多种封装选择,可根据不同功率等级、电流承载能力及散热布局灵活选型。
针对高压应用中的绝缘与电路保护需求, 平台还提供耐压达1.5kV的薄膜电容,以及最高额定电压达72.5kV的高压熔断器。 其中,相关熔断器产品已在SST行业头部客户项目中得到应用,可为高压侧故障保护及系统可靠性设计提供器件支持。
高频化提高功率密度的同时,也对散热系统提出了更高要求。 世强硬创 为此提供可定制的气液散热方案,覆盖换热器、风扇、分水器等关键组件,并采用外置换热器设计,便于后期检修与维护,同时有助于将换热环节与高压设备区域分离,降低运维过程中的安全风险,满足高功率设备连续运行的散热需求。
800V输入、54V输出、10kW功率,却能保持标准全砖尺寸。世强硬创此次展出的这款 高功率密度砖块电源 方案,重点解决了大功率转换下的器件选型、空间布局和散热难题。
要在有限空间内实现10kW功率输出,首先需要降低功率器件损耗,同时提高开关频率,缩小磁性器件体积。为此, 方案提供高压GaN、SiC功率器件(650V,750V)以及极小封装和超低导通电阻的低压GaN器件(30V~150V) ,可根据不同电源架构和电压应力要求,灵活选择相应耐压等级的器件。
结合CLLC拓扑设计,方案可支持MHz级高频功率变换,通过优化开关损耗和磁性器件尺寸,在提升转换效率的同时实现更高功率密度。相比传统硅功率器件设计,大幅度提升频率有助于在更小空间内实现同等级功率输出,为电源模块布局留出更多空间。
电容器件的高频稳定性同样重要。世强硬创提供 采用COG/NPO介质的MLCC ,具备温漂小、损耗低、参数偏差可控等特点,可根据耐压和容量需求灵活选型,为高频谐振及滤波电路提供支持。
功率密度提高后,热量更集中,散热与电气绝缘之间的平衡也更加关键。针对这一问题,世强硬创提供从热仿真、散热结构设计到材料选型的 导热绝缘系统方案。 其中,导热绝缘膜可根据器件和结构需求进行3D成型,适配复杂空间布局;配合液冷板、导热胶等材料,形成完整的液冷导热绝缘方案,在提高散热能力的同时兼顾高压绝缘可靠性。相关材料及工艺具备成熟的应用基础,可为高功率密度电源模块的长期稳定运行提供支持。
在48V转12V的IBC模块中,要把2400W功率放进1/4砖尺寸,首先需要解决的就是功率器件损耗和布局空间问题。传统Si MOS方案在高电流、高频开关条件下,需要兼顾导通损耗、开关损耗和散热,功率继续提升,设计难度也会随之增加。GaN器件凭借第三代半导体材料特性实现低导通电阻、超高频开关频率和小型化封装优势,为进一步提高IBC功率密度提供了新的选择。世强硬创此次展出的 48V LV-IBC方案 ,采用EPC的GaN功率器件,其中100V规格导通电阻低至0.75mΩ。在特定测试条件下,相比传统Si MOS器件,GaN方案可减少约3W功耗,封装尺寸也更小,为PCB布局和高频化设计留出更多空间。结合双相交错buck、HSC两种拓扑优化与高频磁集成, 方案在1/4砖尺寸内实现2400W功率输出,48V输入、满载条件下的典型效率达到97%~98%以上,功率密度突破1200W/in³。 更高的单模块功率意味着,在相同总功率需求下,可以减少IBC模块数量,优化板级供电布局,并为降低系统布线复杂度和配电损耗创造条件。针对48V转12V中高功率应用,平台还可提供硬件参考设计、软件驱动适配及联合调试支持,帮助客户缩短开发与验证周期。根据方案提供的数据,在适用项目条件下, 整体BOM成本具备20%~30%的优化空间 。