48 V Dc-DC Conversion GaN EPC

DC-DCコンバータ

高効率化・小型化・低コスト化

情報に対する需要は、これまでにない速さで拡大しており、衰える兆しはありません。歴史的に、この急速に拡大する需要を支えるために必要な電力は、送電線からもたらされ、複数の変換処理を経て、各処理で効率が下がった後の残りのエネルギーがデジタル半導体チップに供給されます。

伝統的に、電力変換は、シリコン・ベースのパワー・トランジスタを使って実現されています。商業的かつ費用対効果の高い窒化ガリウム(GaN)のパワー・トランジスタおよび集積回路の出現は、パワー・エレクトロニクスの新時代の兆候です。

48 V入力、12 V出力のGaNベースの中間バス変換:

  • 効率 > 96%の効率
  • 密度 > 1000 W / 立方インチ
  • コスト < 1 W当たり0.06米ドル(50万個以上)

新たに出現したコンピュータ用途は、はるかに小型で、より大きな電力を必要とします。サーバー市場のニーズの拡大に加えて、最も挑戦的なアプリケーションには、マルチユーザーのゲーム・システム、自動運転車、人工知能(AI)、および暗号通貨(仮想通貨)のマイニング(採掘)などがあります。

これらの先進的なコンピュータ用途は、パワー・コンバータへの要求を高めています。シリコン・ベースの電力変換は、進化のペースを維持していません・・・

GaN技術は、効率を高め、サイズを小型化し、システム・コストを削減します

1段の電力変換:48 V入力からPOL(負荷点)出力へ

GaNベースのパワー・コンバータの利点は、システム全体の効率を向上させ、電力密度を高め、コストを削減する新しい電力供給方法を可能にします。中間変換段を排除し、48 Vをシステム・レベルに直接、電力供給することは多くの利点をもたらします。例えば, システム特性の改善、低損失の電力配分、熱管理の単純化、省スペース、システム・コストの削減、および運用コストの削減などです


GaN FET vs. MOSFET: 48 V – 1.8 V DC-DC Conversion

48 VBUSのリファレンス・デザイン

  型番 構成 VIN VOUT lOUT
(A)
fSW 搭載製品  
EPC9130 Demonstration Board
EPC9130 48 V入力、12 V出力の安定化した非絶縁型バス・コンバータ 36 - 60 12 50 500 kHz EPC2045 購入
EPC9115 Demonstration Board
EPC9115 48 V入力、12 V出力の安定化した絶縁型1/8ブリック・コンバータ 48 - 60 12 42 300 kHz EPC2020
EPC2021
購入
EPC9118 Demonstration Board
EPC9118 48 V入力、5 V出力、400 kHzのバック・コンバータ 30 - 60 5 20 400 kHz EPC2001C
EPC2021
購入
LMG5200POLEVM-10 Evaluation Module
LMG5200POLEVM-10 48 V入力、1 V出力のPOL(負荷点)評価モジュール
(米テキサス・インスツルメンツ社)
36 - 75 0.5 - 1.5 50 1 MHz EPC2023 購入
PMP4497 Evaluation Module
PMP4497 48 V入力、1 V出力の1段のコンバータ(テキサス・インスツルメンツ社) 36 - 60 0.8 - 1.2 40 600 kHz EPC2023 購入
EPC9205 Demonstration Board
EPC9205 100 VのGaNパワー・モジュール 48 - 80 10 700 kHz EPC2045 購入
型番 構成 VDS Max
RDS(ON)
(mΩ)
(VGS = 5 V)
QG
標準値
(nC)
QGS
標準値
(nC)
QGD
標準値
(nC)
QOSS
標準値
(nC)
パルスIDの
最大ピーク値 (A)
(25°C, Tpulse = 300µs)
パッケージ
(mm)
ハーフブリッジ開発基板
EPC2023 GaN FET
EPC2023 シングル 30 1.45 19 5.7 3.2 30 590 LGA 6.05 x 2.3 EPC9031 購入
EPC2100 GaN FET
EPC2100 ハーフブリッジ 30 8.2
2.1
3.6
15
1.3
4.8
0.6
2.7
6.1
29
100
400
BGA 6.05 x 2.3 EPC9036 購入
EPC2111 GaN FET
EPC2111 ハーフブリッジ 30 19
8
1.7
4.5
0.6
1.4
0.3
0.8
3.3
9.6
50
140
BGA 3.5 x 1.5 EPC9086 購入
EPC2024 GaN FET
EPC2024 シングル 40 1.5 18 5.1 2.4 45 560 LGA 6.05 x 2.3 EPC9032 購入
EPC2030 GaN FET
EPC2030 シングル 40 2.4 17 5.8 3.4 32 490 BGA 4.6 x 2.6 EPC9060 購入
EPC2015C GaN FET
EPC2015C シングル 40 4 8.7 2.7 1.2 19 235 LGA 4.1 x 1.6 EPC9001C 購入
EPC2049 GaN FET
EPC2049 シングル 40 5 6.1 2.1 1.1 13 175 BGA 2.5 x 1.5 EPC9085 購入
EPC2102 GaN FET
EPC2102 ハーフブリッジ 60 4.9 8 2.5 1.5 26
31
220 BGA 6.05 x 2.3 EPC9038 購入
EPC2101 GaN FET
EPC2101 ハーフブリッジ 60 11.5
2.8
3.3
13
1.1
3.9
0.5
2.2
9.3
45
80
350
BGA 6.05 x 2.3 EPC9037 購入
EPC2020 GaN FET
EPC2020 シングル 60 2.2 16 3.9 2.3 50 470 LGA 6.05 x 2.3 EPC9033 購入
EPC2031 GaN FET
EPC2031 シングル 60 2.6 16 5.0 3.2 48 450 BGA 4.6 x 2.6 EPC9061 購入
EPC2206 GaN FET
EPC2206 シングル(AEC-Q101) 80 2.2 15 4.1 3 72 390 LGA 6.05 x 2.3 epc連絡先
EPC2021 GaN FET
EPC2021 シングル 80 2.5 15 3.4 2.3 63 420 LGA 6.05 x 2.3 EPC9034 購入
EPC2029 GaN FET
EPC2029 シングル 80 3.2 13 3.4 1.9 53 360 BGA 4.6 x 2.6 EPC9046 購入
EPC2103 GaN FET
EPC2103 ハーフブリッジ 80 5.5 6.5 2.2 1.1 34
34
195 BGA 6.05 x 2.3 EPC9039 購入
EPC2105 GaN FET
EPC2105 ハーフブリッジ 80 14.5
3.6
2.7
11
0.9
3
0.5
2.1
11
51
70
300
BGA 6.05 x 2.3 EPC9041 購入
EPC2202 GaN FET
EPC2202 シングル (AEC-Q101) 80 17 3.2 1 0.55 18 75 LGA 2.1 x 1.6 購入
EPC2104 GaN FET
EPC2104 ハーフブリッジ 100 6.8 6.8 2.3 1.4 35
41
180 BGA 6.05 x 2.3 EPC9040 購入
EPC2022 GaN FET
EPC2022 シングル 100 3.2 13 3.4 2.4 71 390 LGA 6.1 x 2.3 EPC9035 購入
EPC2032 GaN FET
EPC2032 シングル 100 4 12 3 2 66 340 BGA 4.6 x 2.6 EPC9062 購入
EPC2045 GaN FET
EPC2045 シングル 100 7 5.2 1.7 1.1 21 130 BGA 2.5 x 1.5 EPC9078 購入
EPC2001C GaN FET
EPC2001C シングル 100 7 7.5 2.4 1.2 31 150 LGA 4.1 x 1.6 EPC9002C 購入
EPC2212 GaN FET
EPC2212 シングル(AEC-Q101) 100 13.5 3.2 0.9 0.6 18 75 LGA 2.1 x 1.6 epc連絡先
EPC2016C GaN FET
EPC2016C シングル 100 16 3.4 1.1 0.55 16 75 LGA 2.1 x 1.6 EPC9010C 購入
EPC2051 GaN FET
EPC2051 シングル 100 25 1.8 0.6 0.3 7.2 37 BGA 1.3 x 0.85 EPC9091 購入
EPC2007C GaN FET
EPC2007C シングル 100 30 1.6 0.6 0.3 8.3 40 LGA 1.7 x 1.1 EPC9006C 購入
EPC2033 GaN FET
EPC2033 シングル 150 7 12 3.8 3.2 90 260 BGA 4.6 x 2.6 EPC9047 購入
EPC2047 GaN FET
EPC2047 シングル 200 10 8.2 2.9 1.8 60 160 BGA 4.6 x 1.6 EPC9081 購入
EPC2034 GaN FET
EPC2034 シングル 200 10 8.8 3.0 1.8 75 200 BGA 4.6 x 2.6 EPC9048 購入
EPC2046 GaN FET
EPC2046 シングル 200 25 2.9 1 0.6 22 55 BGA 2.77 x 0.95 EPC9079 購入
EPC2010C GaN FET
EPC2010C シングル 200 25 3.7 1.3 0.7 40 90 LGA 3.6 x 1.6 EPC9003C 購入
EPC2019 GaN FET
EPC2019 シングル 200 50 1.8 0.60 0.35 18 42 LGA 2.8 x 0.95 EPC9014 購入

GaNベースのPOL(負荷点)変換:
高周波化、高効率化、小型化

Higher Frequency, Higher Efficiency, Smaller Size

モバイル機器は、小型で軽量のままで、バッテリー寿命を長くし、ますます増加する電力を必要とする仕事を実行することが期待されています。これらの要求を満たすために、POLのDC-DCコンバータ(パワー・エンジン)は、可能な限り小型で高効率に設計されなければなりません。

これらの要求に対応するためには、中核となるパワー・エレクトロニクスの小型化と低消費電力化が不可欠です。これらの要求に対応するには、スイッチング周波数を限りなく高速化することになりますが、GaNベースのパワー・デバイスは、コンバータの周波数を高くしなくても、次世代のモバイル・コンピューティングを推進できます。

POLのリファレンス・デザイン

  型番 構成 VIN VOUT lOUT
(A)
fSW 搭載製品  
EPC9086 Demonstration Board
EPC9086 30 V、15 A、10 MHzのゲート駆動付きハーフブリッジ 12 - 20 15 10 MHz EPC2100 購入
EPC9204 Demonstration Board
EPC9204 30 VのGaNパワー・モジュール 12 - 20 10 10 MHz EPC2045 購入
EPC9059 Demonstration Board
EPC9059 30 Vの大電流用途向け並列ハーフブリッジ評価基板 20 50 400 kHz EPC2100 購入
型番 構成 VDS Max
RDS(ON)
(mΩ)
(VGS = 5 V)
QG
標準値
(nC)
QGS
標準値
(nC)
QGD
標準値
(nC)
QOSS
標準値
(nC)
パルスIDの
最大ピーク値 (A)
(25°C, Tpulse = 300µs)
パッケージ
(mm)
ハーフブリッジ開発基板
EPC2023 GaN FET
EPC2023 シングル 30 1.45 19 5.7 3.2 30 590 LGA 6.05 x 2.3 EPC9031 購入
EPC2100 GaN FET
EPC2100 ハーフブリッジ 30 8.2
2.1
3.6
15
1.3
4.8
0.6
2.7
6.1
29
100
400
BGA 6.05 x 2.3 EPC9036 購入
EPC2111 GaN FET
EPC2111 ハーフブリッジ 30 19
8
1.7
4.5
0.6
1.4
0.3
0.8
3.3
9.6
50
140
BGA 3.5 x 1.5 EPC9086 購入
EPC2024 GaN FET
EPC2024 シングル 40 1.5 18 5.1 2.4 45 560 LGA 6.05 x 2.3 EPC9032 購入
EPC2030 GaN FET
EPC2030 シングル 40 2.4 17 5.8 3.4 32 490 BGA 4.6 x 2.6 EPC9060 購入
EPC2015C GaN FET
EPC2015C シングル 40 4 8.7 2.7 1.2 19 235 LGA 4.1 x 1.6 EPC9001C 購入
EPC2049 GaN FET
EPC2049 シングル 40 5 6.1 2.1 1.1 13 175 BGA 2.5 x 1.5 EPC9085 購入
EPC2014C GaN FET
EPC2014C シングル 40 16 2 0.70 0.30 4 60 LGA 1.7 x 1.1 EPC9005C 購入

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