随着全球对数据需求的不断增加，这看似失去控制，但已成为数据通信系统中人们不得不去处理的真正问题。数据中心和基站，充满了通信处理和存储处理，在电力基础设施，冷却和能量储存方面已经达到了系统的极限。然而随着数据流量持续增加，人们安装了更高功率密度的通信和数据处理电路板，吸取更多的电能。如图1所示，2012年，在信息和通信技术部门总用电量中，网络和数据中心的通信电源用电量高达35%。到2017年，网络和数据中心将使用50%的电量，并且随着时间的推移，这种情况会愈演愈烈。

解决这个问题的一个方案是重新构建数据中心系统，从原来背板上面分布式12V电源变到现在48V电源。就在最近，2016年3月份，美国的谷歌公司宣布将会加入开放计算项目，贡献该公司自2012年以来在使用48V分布式电力系统方面的知识和经验。这在解决问题的同时又产生了一个新的挑战：对于通信和数据卡的电力设计师们，他们如何能在48V供电直直变换器中实现更高的效率，更小的体积，同时提高电源的功率等级呢？

在当今的架构中，通过采用12V的背板，工业界能够使用具有非常好的品质因数特性的40VMOSFET来满足高开关频率，传输高效率以及高功率密度。采用48V背板迫使直直变换器设计师们使用100VMOSFET，因为它们具有更高的品质因数，因此本质上导致了效率的降低。然而，100V增强型氮化镓晶体管可以满足直直变换器设计师对于传输更高效率，更高频率方案的要求和挑战。如表1所示，品质因数值对比。

从表1中可以看到，相对比于40VMOSFET，100VMOSFET的品质因数值增加了2.3倍，门极驱动功耗增加了2.4倍。然而，100V氮化镓增强型功率晶体管却显示出格外好的开关性能，其品质因数值甚至比40VMOSFET还要小。这些可以使得48V高功率密度通信处理电源在直直变换器架构中达到高效率和高开关频率的要求。

基于氮化镓晶体管48V→12V直直变换器设计

为了对比氮化镓技术和硅技术的实际性能，本文采用氮化镓晶体管设计了一个48V转12V直直变换器。在测试过程中，选择了加拿大氮化镓系统公司(GaNSystems)的晶体管GS61008P。该器件卓越的电气特性可帮助实现高开关频率和高效率。其嵌入式封装技术，GaNPX?，使得封装上面具有很低的电感，并实现整体很低的环路电感，进而减少噪声，损耗，提高了效率。