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BRC의 새로운 M500/14 파워 옵티마이저, 100V EPC2218 GaN FET를 통해 공간을 절감하고, 더 높은 주파수 및 정격 전력 달성

BRC 솔라(BRC Solar GmbH)는 파워 옵티마이저를 통해 태양광 발전 설비 및 시스템의 에너지 수율과 성능을 향상시킴으로써 태양광 시장에서 혁신을 주도하고 있다. BRC는 최근 자사의 차세대 파워 옵티마이저인 M500/14 설계에 EPC(Efficient Power Conversion)의 EPC2218 100V FET를 채택하여 GaN FET의 낮은 전력 손실과 작은 크기를 통해 더 높은 전류 밀도를 달성함으로써 중요한 부하 회로를 더 컴팩트하게 구현했다. GaN FET의 작은 기생 커패시턴스와 인덕턴스는 깨끗한 스위칭 성능을 생성함으로써 현장에서 탁월한 EMI 동작이 가능하다. 또한 GaN FET는 제로 역회복 손실 이점도 제공한다. 

EPC2218은 100V GaN FET로 3.5mm x 1.95mm에 불과한 작은 풋프린트로 3.2mΩ 및 231A_pulsed를 지원함으로써 동급 실리콘 MOSFET에 비해 낮은 손실과 작은 크기로 전력밀도를 높일 수 있다. 

BRC의 이전 모델인 M400/12는 최대 12A의 전류와 최대 400와트의 전력을 처리했다. BRC는 Si FET에서 GaN FET로 변경함으로써 동일한 보드 크기를 유지하면서도 출력 전류는 14A까지, 정격 전력은 500와트까지 증가시킬 수 있었다. 또한 M500/14의 스위칭 주파수는 이전 세대 보다 2배 더 높아지면서 커패시터와 인덕터와 같은 수동 부품의 비용을 절감하거나 완전히 제거할 수 있게 되었다. 

BRC의 옵티마이저는 태양광 모듈에 음영이 나타날 때만 활성화된다. 태양광 모듈에 완벽하게 빛이 조사되는 대부분의 경우에는 회로가 비활성 상태가 된다. 이러한 상황에서 스위칭 FET는 계속해서 폐쇄가 반복된다. 따라서 보드의 전력 손실을 가능한 낮게 유지하는 것이 중요하기 때문에 BRC 애플리케이션을 위한 최적의 솔루션으로 낮은 R_DS(on)을 갖춘 EPC2218이 채택되었다. 또한 GaN FET의 우수한 전도성을 통해 정적 모드에서도 손실을 매우 적게 유지할 수 있다. 

활성 모드 동안에도  모듈 옵티마이저의 스위칭 동작은 전력 손실을 수용 가능한 수준으로 줄일 수 있다. EPC2218의 낮은 기생 컴포넌트는 애플리케이션에서 빠르고 깨끗한 스위칭을 가능하게 한다. 

두 모드에서 모두 FET의 온도 상승은 크지 않기 때문에 더 높은 주변 온도에서도 EPC2218의 LGA 패드를 통해 보드로 효과적으로 열을 전달할 수 있다. 따라서 추가 히트싱크가 필요하지 않아 공간과 무게를 줄일 수 있다. 

BRC 솔라의 위노나 크렘브(Winona Kremb)는 “EPC의 eGaN FET는 고밀도 전력전자 제품 개발의 새로운 지평을 열었다.”며, “EPC의 지속적인 추가 애플리케이션 및 제품 개발 여정에 함께 할 수 있게 되어 매우 기쁘게 생각한다.”고 밝혔다. 

EPC의 EMEA 지역 세일즈 부사장인 스테판 베르크스테터(Stefan Werkstetter)는 “BRC와의 협력은 매우 흥미로운 설계 기회였다. 유통 파트너인 파인파워(Finepower)와 함께 실리콘에서 GaN으로 전환하는 큰 성과를 거둘 수 있었다.”며, “GaN을 이용하는 설계자는 이제 더 높은 성능과 더 작은 크기, 더 뛰어난 열 효율 및 경쟁력있는 비용을 제공하는 디바이스를 활용할 수 있다.”고 말했다.