隨著技術快速擴展，意味著對於電力的需求也節節攀升。為了持續推動此擴展態勢，業界也日益將太陽能等更多的可再生能源部署至電網中。同樣地，伺服器的需求也呈指數級成長，以實現更快的數據處理，大數據儲存和人工智慧(AI)。設計人員為因應全球趨勢正面臨著一項艱鉅任務：持續提升設計效率，同時維持提升設計的效率，同時以相同的體積提供更多電力。
這樣的挑戰已推動業界在高電壓電源設計中採用氮化鎵(GaN)採用，原因在於GaN具有兩大優勢：
- 增加功率密度。GaN具備更高的切換頻率，讓設計人員能夠使用電感器與電容器等較小尺寸的被動元件，進而縮減電路板尺寸。
- 提升效率。相較於矽晶設計，GaN優異的切換和傳導損耗性能可降低>50%的損失。
除了業界採用的高電壓GaN(額定>=600V)外，新的中電壓GaN解決方案(額定80V~200V)也越來越受歡迎，其可在電源系統中實現更高的功率密度和效率，而以往的高電壓GaN無法支援這點。以下將說明目前正逐漸廣泛採用GaN的四大主要中電壓應用領域。
應用領域1：太陽能。太陽能是成長最快速的可再生能源來源，從2021年至2022年期間上升了26%，預計未來七至八年將以約11.5%的年複合成長率拓展產能。隨著太陽能面板設備數量增加，對於系統效率和功率密度的需求也隨之攀升，原因在於這是一項需要佔用大量空間的技術。在太陽能面板子系統方面，LMG2100R044和LMG3100R017裝置有助於縮減40%以上的系統尺寸。
太陽能主要是由太陽能面板上兩種類型的子系統來啓用：一個由逆變器階段伴隨在後的升壓階段，用於將直流電壓範圍轉換爲交流電壓，以及一個降壓和升壓階段，其中的功率最佳化工具會將變化的直流電壓轉換為通用直流電壓電平(使用最大功率點追蹤)，以傳輸至串列式逆變器。
應用領域2：伺服器。鑑於我們仍處於人工智慧革命的早期階段，對於伺服器執行複雜機器學習演算法，以及支援儲存更大更複雜資料集的需求將呈指數成長。每個階段的效率要求皆為>98%的高密度設計將實現這些增強的處理與儲存需求。
伺服器電源應用中的三個主要系統可使用100V至200V GaN：
- 電源設備單元(PSU)。開放運算專案的變化使得48V輸出日益普及；不過，所需的80V與100V矽解決方案與先前的解決方案相比，損耗(閘極驅動與重疊損耗)明顯大幅增加。LMG3100等GaN解決方案可協助將電感器-電感器-電容器階段(LLC階段)次級同步整流器的損耗降至最低。
- 中間匯流排轉換器(IBC)。此系統會將PSU輸出的中間電壓(48V)轉換爲較低電壓，然後再傳輸至伺服器。隨著48V電壓位準日益普及，IBC有助於在伺服器子系統分配期間減少I2R損失，並能大幅降低匯流排及載電線路的尺寸和成本。IBC的缺點是額外增加了一個電源轉換步驟，這可能會降低效率。因此，除了OEM測試的數種高效率與功率密度最佳組合新拓撲結構外，還必須運用LMG2100和LMG3100等高效率GaN裝置。
- 電池備援單元。降壓升壓級通常會將電池電壓(48V)轉換為匯流排電壓(48V)。當主電源線路關閉且功率流為雙向時，也可以使用BBU進行電池電源轉換。不斷電系統使用此階段的原因，在於其僅會透過電池直接執行一次直流至直流的轉換，以避免在「直流-交流-直流」的轉換過程中發生損失。
應用領域3：電信功率。電信無線電中的電源供應器有可能成為GaN設計。由於無線電通常只在自然冷卻的情況下安裝於室外，因此具備高效率至關緊要。此外，行動網路世代更迭(5G、6G)需要更高的網路速度和資料處理效能，因此需要採用損耗極低的高密度設計。LMG2100可協助將這些類型的設計功率密度提升>40%。
在一般的中電壓應用中，GaN會將負電池電壓位準(通常為-48V)的電源轉換為使用反相降壓升壓或順向轉換器拓撲結構為+48V的功率放大器供電，或使用降壓轉換器拓撲結構為現場可編程閘極陣列及其他DC負載供電。
應用領域4：馬達驅動。您可在馬達驅動電路中使用GaN。這些應用是多元的，且包含具有不同負載設定檔的機器人，電動工具驅動器與雙輪牽引逆變器設計。GaN的零反向復原(由於沒有本體二極體)會導致二極體反向偏壓電流無安定時間，進而降低失效時間損失並提升效率。如同先前所提，由於GaN的切換頻率較高，因此電流漣波較低，可縮減被動元件尺寸並產生更精細的馬達驅動設計。
GaN有潛力取代整個電路板中電壓應用中的傳統矽晶FET。其他適用100V至200V GaN的應用領域包括通用DC/DC轉換、D類音訊放大器，以及電池測試和形成設備。GaN亦可提供較高切換頻率與較低功率損耗，而這些優點會透過簡化功率設計的整合式功率級變得更加顯著。
