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전기 자동차로의 진화는 물론, 차량 내부의 다양한 서브시스템의 증가와 공장자동화 및 로보틱스 등의 활성화 등으로 전력 수요는 지속적으로 증가하고 있다. GaN과 같은 반도체 기술이 발전하면서 전력밀도와 낮은 EMI, 저잡음, 정밀도, 절연 등과 같은 시장의 요구에 대응해 나가고 있다.

TI는 업계 최초로 고성능 드라이버와 보호 기능을 하나의 패키지에 통합하여 전체 솔루션의 효율성을 극대화한 자동차 및 산업용 애플리케이션을 위한 650V/600V GaN FET 제품을 출시했다. 이 제품군은 기존 실리콘 및 실리콘 카바이드(SiC) 솔루션에 비해 전기차의 온보드 차저 크기를 50%까지 줄일 수 있으며, 150V/ns에서 2.2MHz의 고속 스위칭 게이트 드라이버를 통합하여 EV 차저의 자기 소자 크기를 59%까지 줄일 수 있다.

TI의 고전압 전원 사업부 GaN 제품군 매니저인 스티브 톰(Steve Tom)은 “전력 사용 분야가 점점 늘어나면서 신뢰성, 비용, 크기, 성능에 대한 중요성이 더욱 높아지고 있다. 과거에는 이 모든 것을 양립할 수 없다고 생각하지만, 이제는 TI의 혁신적인 GaN 기술을 통해 이 모든 혜택을 누릴 수 있게 되었다.”고 밝혔다.

스티브 톰은 “TI는 지난 10년 동안 지속적으로 GaN 기술에 투자해 왔으며, 오랜 시간 산업 및 통신, 컨수머 등의 애플리케이션을 위한 솔루션 개발에 주력해 왔다. 특히 TI는 모든 GaN 제품을 내부 팹에서 생산함으로써 신뢰성과 완벽한 품질 제어가 가능하다.”고 덧붙였다.

TI의 산업용 GaN FET 솔루션은 높은 효율과 전력 밀도를 통해 하이퍼스케일, 엔터프라이즈 컴퓨팅 플랫폼, 5G 통신 정류기와 같은 산업용 AC/DC 전원 공급 애플리케이션에서 전력 손실을 낮추고 보드 공간을 줄일 수 있다.

TI의 새로운 GaN FET 제품은 고속 스위칭 드라이버, 내부 보호 기능 및 온도 감지 기능까지 통합했기 때문에 엔지니어들은 전원 관리 설계에 필요한 보드 공간은 줄이면서 높은 성능을 달성할 수 있다. 이러한 통합과 TI GaN 기술의 높은 전력 밀도 덕분에 엔지니어는 디스크리트 솔루션 대비 부품 수를 10개 이상 줄일 수 있다.

GaN은 고속 스위칭의 이점이 있어 보다 작고 가벼운 효율적인 전력 시스템 설계가 가능하다. 기존에는 고속 스위칭을 사용하려면 전력 손실이 증가했다. 이러한 설계 문제를 해결하기 위해, 새로운 GaN FET는 전력손실을 줄이기 위한 TI의 아이디얼 다이오드 모드를 갖추고 있다. 예를 들어 PFC에 아이디얼 다이오드 모드를 사용하면 디스크리트 GaN 및 SiC MOSFET에 비해 서드 쿼드런트(제3사분면) 손실을 66%까지 줄일 수 있다. 또한 적응형 데드 타임 제어가 필요 없어 펌웨어의 복잡성을 낮추고 개발 시간을 줄일 수 있다.

또한 TI의 GaN FET 패키지는 가장 유사한 경쟁 패키지에 비해 열 임피던스가 23% 낮아 열 설계를 간소화하면서 더 작은 히트 싱크를 사용할 수 있다. 또한 새로운 디바이스는 애플리케이션에 관계없이 하단 또는 상단 냉각 패키지를 선택할 수 있어 열 설계 유연성을 극대화할 수 있다. 이외에도 통합 디지털 온도 감지 기능으로 전원을 관리할 수 있어 다양한 부하 및 동작 조건에서 시스템 열 성능을 최적화할 수 있다.