800V直流架构推动数据中心高效升级，GaN与SiC成关键技术
随着算力需求持续增长，数据中心的电力架构正经历着深刻变革。英伟达等企业开始在中心端采用800V高压直流母线，不仅显著提升能源利用效率，还为设备布局和空间利用带来新可能。
在此架构下，电能从高压母线到服务器机架的下沉分配有两种主流方式。一种是集中式DC-DC转换，先在机架外将高压变为低压后，通过低压母线分发；另一种则是直接在机架内完成800V到50V的降压，这不仅减少了能量损耗，还提升了整体效率，对提升机柜内部空间利用也大有裨益。但随之而来的是对DC-DC转换器的功率密度和效率提出了更高要求。
面对高频、高密度以及散热等多重挑战，第三代半导体器件（如SiC、GaN）在这一新型800V架构中扮演着愈发重要的角色。近期，意法半导体（ST）就在其新发布的白皮书中详细介绍了面向800V数据中心配电的高功率电力传输板（PBD）设计，勾勒出该领域的最新解决方案。
高密度DC-DC转换的技术突破
DC-DC转换器方面，LLC谐振型结构凭借其软开关特性及高能效，成为高频大功率场景中的理想选择。ST最新推出的12 kW 1 MHz叠层LLC解决方案，就是以GaN器件为核心，将800V直流高效转换至50V输出，实现98%的峰值效率。方案的关键在于高频操作带来的磁性组件小型化，再加上创新的平面矩阵变压器，多层PCB与磁通补偿技术，有效控制损耗与温升。这一拓扑利用两个LLC转换单元串/并联协作，降低了输入端的电压压力与输出侧的电流压力，同时采取液冷技术保障高密度下的热管理，设备可靠性显著提升。
对细节的极致打磨也体现于磁性元件结构设计。矩阵变压器的主次级绕组结构、交错并联连接与动态磁通补偿策略，不但平衡了电流分布，还能使导体损耗大幅下降。据实际测算，整体绕组损耗在1MHz高频下下降了约三成。
配合高密度堆叠结构，ST的12kW电源板原型可实现2500 W/in³以上的功率密度，峰值效率超过98%。系统控制由高性能混合信号MCU（如STM32G4）负责，支持精准PWM调制及自适应零电压开关，进一步确保高频、高效、高集成的效果。
与此同时，为实现整体安全隔离与应对高压环境挑战，方案选用了ST自家的硅基电隔离芯片，并针对快切换和保护机制做了特殊优化。
行业方案多元化：纳微等企业展现创新力
除ST之外，纳微半导体也在白皮书中展示了自家最新10kW、800V-50V全砖式DC-DC参考设计。其核心亮点在于采用三级半桥LLC拓扑，缩减电压压力且提高了整体转换效率。配以高频GaN器件驱动、分层平面磁性元件布局，使得方案可以在极为紧凑的尺寸下高效工作。辅助电源和控制回路同样全部集成，实现了一体化部署。
未来展望与趋势
总体来看，800V DC架构的推进对数据中心电源系统提出了更高要求。通过高压直流母线减少输电损耗、降低AC-DC变换次数，为IT设备留出更多空间正逐步成为行业共识。而在机架内部的800V-50V DC-DC转化环节，高密度、宽频谱、高效率的GaN已成为行业标配，SiC主要承担高压保护与可靠性补强。随着更多企业技术的持续突破，高频、高集成直流变换器将成为数据中心供电的主流方案，助力更绿色、高效的能耗管理。
