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GaN의 진정한 이점을 빠르게 실현할 수 있는 완전 통합 GaN FET 전력단 프로토타입

TI (대표이사 켄트 전)는 업계 최초로 80V, 10A 내장형 질화갈륨(GaN) FET(Field-effect Transistor) 전력단 프로토타입을 출시했다고 밝혔다. 새롭게 선보인 전력단은 하프 브리지 방식으로 하나의 고주파수 드라이버와 2개의 GaN FET로 구성되어 있으며, 설계가 간편한 QFN(Quad Flat No-leads) 패키지로 제공된다. (보다 자세한 정보는 www.ti.com/lmg5200-pr-kr 참조)

새로운 LMG5200 GaN FET 전력단은 설계 공간이 제한적인 고주파 산업 및 통신 애플리케이션에 한층 증가된 전력 밀도와 효율을 제공하는 차세대 GaN 전력 변환 솔루션 채택을 가속화하는데 기여할 것으로 보인다. 이 전력단은 3월 16일부터 18일까지 미국 노스캐롤라이나주 샬롯에서 진행 중인 APEC(Applied Power Electronics Conference, 부스 #1001)에서 48V 디지털 파워 데모의 일부로 소개되고 있다. (자세한 정보는 www.ti.com/APEC15 참조)

TI의 고전압 전원 솔루션 사업부 부사장 스티브 램부스(Steve Lambouses)는 “GaN 기반 전원 설계의 가장 큰 걸림돌 중 하나가 GaN FET 구동과 그와 관련된 불확실성, 그에 따른 패키징 및 설계 레이아웃으로 인한 기생성분이었다”고 말하며, “TI는 설계가 용이한 첨단 패키징으로 최적화된 통합 모듈, 드라이버, 고주파수 컨트롤러의 완벽하고 신뢰할 수 있는 전력 변환 에코 시스템을 제공함으로써 전원 설계자가 GaN 기술의 잠재성을 실현할 수 있도록 했다”고 전했다.

GaN 장점 실현
일반적으로 고주파수에서 스위칭하는 GaN FET를 사용하는 개발자는 링잉과 전자기 간섭(EMI)을 피하기 위해 매우 신중하게 보드 레이아웃을 설계해야 한다. TI의 LMG5200 듀얼 80V 전력단 프로토타입은 이러한 문제를 크게 완화하며, 핵심적인 게이트-드라이브 루프에서 패키징 기생 인덕턴스를 감소시켜 전력단 효율을 증가시킨다. LMG5200은 첨단 멀티칩 패키징 기술을 채택하여 최대 5MHz 주파수의 전력 변환 토폴로지를 지원하도록 최적화되었다.

사용이 간편한 6mm x 8mm QFN 패키지는 언더필(underfill)이 필요 없어 제조를 크게 간소화 할 수 있다. 작아진 풋프린트는 GaN 기술의 가치를 강화하면서 고주파수 무선 충전 애플리케이션에서부터 48V 통신 및 산업 설계에 이르기까지 다양하고 새로운 애플리케이션에서 GaN 전력 설계 채택을 촉진시킨다. (GaN 솔루션에 관한 보다 자세한 내용은 www.ti.com/gan-pr 참조)

LMG5200의 주요 특징 및 장점
• 최고 전력 밀도: 업계 최초 통합 80V 하프 브리지 GaN 전력단으로 실리콘 기반 설계보다 25% 적은 전력 손실로 단일 단 변환 구현 가능
• 신뢰성 향상을 위한 포괄적인 GaN 특화 품질 프로그램: 보다 자세한 내용 확인
• 최저 패키징 기생 인덕턴스: 핵심적인 게이트-드라이브 루프에서 최저 패키징 기생 인덕턴스를 실현함으로써 전력단 효율과 dV/dt 내성을 향상시키면서 EMI 감소 시킴
• 간소화된 레이아웃과 제조 용이성: 사용이 간편한 QFN 패키지로 언더필(underfill)이 필요 없어 고전압 간격 문제를 해결하고 보드 제조 용이성 향상 및 비용 절감

툴 및 소프트웨어
LMG5200 평가 모듈(EVM)은 현재 구입할 수 있으며, 개발자는 이 기술의 성능 및 스위칭 주파수 이점을 시뮬레이션 할 수 있는 LMG5200용 PSpice 및 TINA-TI 모델을 사용하여 보다 빠르게 설계를 시작할 수 있다.

공급시기 및 가격
GaN 전력단의 프로토타입 샘플은 현재 TI store에서 구입 가능하다. LMG5200은 개당 50달러로 최대 10개까지 구매 할 수 있으며, LMG5200 EVM은 299달러에 판매되고 있다.