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パワー・マネージメント

GaN (窒化ガリウム) パワー・デバイス

あらゆる電力レベルに対応する TI の GaN パワー・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 GaN (窒化ガリウム) FET と各種 GaN パワー・デバイスで構成された TI のファミリは、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 ソリューションに役立ちます。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。


GaN とは

GaN (窒化ガリウム) の概要と、スイッチング損失の低減や高周波動作など、パワー・コンバータ・システムに適した GaN の利点の詳細をご確認ください。 


2 倍の速度、半分の損失

ドライバを内蔵した GaN 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。 

GaN の詳細

ワイド・バンドギャップ半導体は高電圧システムで多くの利点を実現します。GaN と SiC (シリコン・カーバイド) の選択基準の詳細をご確認ください

TI の dMode (デプリーション・モード) GaN デバイス・ファミリは、カスコードなしでノーマリー・オン動作を実現できます。「ダイレクト・ドライブ」アーキテクチャとその利点の詳細をご確認ください

GaN の性能を最適化する方法と、統合型ゲート・ドライバを使用して寄生インダクタンスを最小化する方法をご確認ください。

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

LMG3522R030-Q1

車載対応、ドライバと保護機能と温度レポート機能を内蔵、650V、30mΩ の GaN FET

主な窒化ガリウム(GaN)リファレンス・デザイン

6.6kW、3 相、3 レベル ANPC インバータ / PFC 双方向電力段のリファレンス・デザイン

このリファレンス・デザインは、SiC/GaN (シリコン・カーバイド / 窒化ガリウム) をベースとする 3 レベルの 3 相 ANPC (Advanced Neutral Point Clamped、高度な中性点クランプ) インバータ電力段を実装するための設計テンプレートを提示します。

C2000 と GaN を使用する 4kW 単相トーテムポール PFC のリファレンス・デザイン

このリファレンス・デザインは、データ・センター、テレコム用整流器、産業用エレクトロニクス、コンシューマ・エレクトロニクス向けの AC/DC 電源で 99.1% のピーク効率を実現する、高信頼性の PFC ソリューションを提示します

GaN ベース、6.6kW、双方向 オンボード・チャージャのリファレンス・デザイン

このリファレンス・デザインは、電気自動車 (EV) 向けの 6.6kW 双方向オンボード・チャージャであり、電力密度が 3.8kW/L (リットル) のオープン・フレーム電源で 96.5% のピーク・システム効率を実現します。

車載 GaN

TI の新しい各種車載対応 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、システムの信頼性向上、設計コストの低減に役立ちます。 

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

LMG3522R030-Q1 の詳細をご確認ください。

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。

はじめに

GaN の第 3 象限動作の詳細や、デッドタイム損失を最小化するために必要な情報をご確認ください。

TI の GaN デバイス・ファミリは、上面冷却型と底面冷却型の各 QFN パッケージに封止した製品を取り揃えています。これらの放熱特性の詳細をご確認ください。

理想ダイオード・モードは、デッドタイム損失を最小限に抑える、いくつかの TI GaN デバイスの独自機能です。それらの製品の詳細をご確認ください。