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GaN (窒化ガリウム):シリコンを上回る性能の向上

あらゆる電力レベルに対応する TI の GaN デバイス製品ラインアップで、電力密度と信頼性を最大化

複数のゲート・ドライバを内蔵した TI の GaN (窒化ガリウム) FET ファミリは、寿命、信頼性、およびコストに関する利点を実現する非常に効率的な GaN ソリューションに貢献します。GaN トランジスタのスイッチング速度は、シリコン MOSFET より明らかに高速なので、スイッチング損失を低減できる可能性が高くなります。TI の GaN トランジスタは、通信、サーバー、モーター・ドライブ、ノート PC のアダプタ、電気自動車 (EV) 向けのオンボード・チャージャなど、幅広いアプリケーションで採用が進んでいます。


パワー・エンジニアリング分野での変革

GaN 固有の特性として、ゲート寄生静電容量と出力静電容量が小さいので、MHz 単位のスイッチング周波数での動作を実現でき、ゲート損失 (スイッチングのたびに発生するゲート寄生容量への充電とその後の放電) とスイッチング損失の低減を通じて効率を向上させることができます。 


2 倍の速度、半分の損失

GaN の内蔵ドライバは、150V/ns を上回るスイッチング速度に対応でき、複数のディスクリート GaN FET を使用する場合と比較して損失が半分になります。この特性と低インダクタンス・パッケージの組み合わせにより、すべての電源アプリケーションで、ノイズの少ないスイッチングとリンギングの最小化を実現できます。


寿命全体にわたる信頼性

TI の GaN-on-silicon (サファイア基板のような高価な基板ではなく、安価なシリコン基板上に GaN を形成) プロセスは、100% 社内製造施設を使用して製造、組み立て、テストを実施しており、TI の自社所有する能力を活用し、製品の品質を最大限に高めています。 

電源のトレンド

私たちの生活にエレクトロニクスを継続的に統合するうえで、パワー・マネージメントは中心的な役割を果たします。TI は数十年にわたり、お客様の設計に最適なパワー・デバイスを提供するための新しいプロセス、パッケージ、回路設計テクノロジーの開発をリードしてきました。電力密度の課題に対処できる設計を採用した、TI の以下の主な GaN デバイスをご確認ください。

ドライバと電力密度重視の保護機能を内蔵した各種 GaN FET

GaN FET は、従来のシリコン FET に比べて本質的に優れた性能を達成しているので、エンジニアの皆様は電源設計の限界を向上させて、新しいレベルの電力密度と効率を実現することができます。AC/DC 電源のようなコンシューマ・アプリケーションから数 kW の 3 相コンバータまで、GaN はこれらの電源設計で重量、サイズ、コストの低減と、エネルギー消費量の節減に貢献します。GaN の高速スイッチングを通じて、電源システムの外観が現在とは変化します。超薄型電源や、モーター・ドライブ内蔵ロボットのような市場トレンドを実現できるほか、次世代のデータセンターや 5G の整流器で 200% を上回る電力密度の向上を達成できます。

LMG3422R050

ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、50mΩ の GaN FET

LMG3422R030

ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、30mΩ の GaN FET

主な窒化ガリウム(GaN)リファレンス・デザイン

98.7% 効率 1MHz CrM GaN PFC のリファレンス・デザイン

この PFC リファレンス・デザインでは、1MHz のスイッチング周波数で 270W/平方インチの電力密度と 98.7% のピーク効率を提供します。2 段インターリーブ 1.6kW に関するこのデザインは、サーバー、テレコム、産業用電源など、スペースに制約のある多くのアプリケーションに最適です。 

高速モーター・ドライブ向け、48V/10A、3 相 GaN インバータの設計

このリファレンス・デザインは、低電圧、100kHz で駆動する低インダクタンス・ブラシレス・モーターで損失やトルク・リップルを最小限に抑え、98.5% の効率を実現できます。 

サーボ・ドライブ向け、200V AC、三相 GaN インバータのリファレンス・デザイン

最大 2kW の 200V AC サーボを駆動して 98% 効率を実現するこのリファレンス・デザインは、微細な位置制御を必要とするアプリケーションで低インダクタンス・モーター・ドライブの電流リップルを最小化することができます。 

車載向け GaN

TI の新しい車載向け各種 GaN FET は、既存の Si または SiC ソリューションと比較して電気自動車 (EV) のオンボード・チャージャと DC/DC コンバータのサイズの最大 50% 縮小、電気自動車のバッテリ電圧範囲の拡大、設計コストの低減に貢献します。 

データシート、アプリケーション・ノート、EVM のご注文機能など、LMG3522R030-Q1 と LMG3525R030-Q1 の詳細については、アクセス権を申請してください。

GaN の進化と電気自動車 (EV)

TI の GaN FET の特長:

  • 高速スイッチング、2.2MHz 動作のゲート・ドライバ内蔵
  • 電力密度を 2 倍にし、99% の効率を達成
  • 既存のソリューションに比べて、電源の磁気素子のサイズを 59% 縮小可能

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最も効率的で最も信頼性の高い GaN

TI は GaN に関して統合型アプローチを採用しています。その結果、コンパクトなシングルチップ・ソリューション採用に付随する設計しやすさ、最適化済みのゲート・ドライブ・レイアウトによる高効率、統合型過電流保護機能と 4,000 万時間に達するデバイスの信頼性に関する時間を通じた高信頼性を実現できます。150mΩ ~ 30mΩ の各種デバイスを取り揃えており、TI はあらゆるアプリケーションに対応する GaN ソリューションを提供できます。