よくあるご質問FAQ

  

回路の中のeGaNデバイス

EPCのエンハンスメント・モードGaNトランジスタの応用について、一般的な情報はどこに記載されていますか?

EPCのeGaN® FETは、優れた特性と手頃な価格によって、今後数年にわたって成熟するパワーMOSFETを置き換えるでしょう。EPCは、これらの高性能パワー・デバイスを使うための何本かのアプリケーション・ノートやホワイト・ペーパーを公表しており、それらは、GaNライブラリ(http://epc-co.com/epc/jp/ganライブラリ.aspx)およびに掲載してあります。EPCは、「GaN Transistors for Efficient Power Conversion(高効率電力変換向けGaNトランジスタ)」というタイトルの書籍も執筆しています。この本は、Amazon.com、またはEPCのウエブサイト(http://epc-co.com/epc/jp/製品/出版物.aspx)を通して購入できます。さらにhttp://epc-co.com/epc/jp/設計サポート/トレーニング・ビデオ.aspxには、ビデオ・プレゼンテーションのシリーズがあります。

デバイスの高周波能力は、私の回路基板のレイアウトで問題になり得ます。私の回路をレイアウトするとき、何に注意しなければなりませんか?

一般に、eGaN FETは、ほかのMOSFETと同じように扱えます。相対的に低い全ゲート電荷(Qg)とCRSSが小さいことによって、高性能な動作が可能なことを忘れないでください。なお一般的なガイドラインは:

  • 5Vでゲートを駆動し、最大ゲート電圧を5.5V以下に維持してください。この役目を簡単にこなせるICs がいくつかあります。
  • ゲート-ソース回路のインピーダンスを最小化し、例え、ドレイン回路の経路が長くなったとしても、ゲート-ソースのループをできるだけ短くするようにしてください。
  • 低インピーダンスのドライバを使ってください。
  • 回路の中のeGaN FETの特性を最適化するために開発された駆動ICがあります。eGaN FET向けに最適化された現在利用可能なICのリストについては、http://epc-co.com/epc/jp/製品/eGaNドライバ.aspxを参照してください。

アプリケーション・ノート「UsingGaN on Silicon Power Transistors(シリコン・パワー・トランジスタ上のGaNを使う)」(http://epc-co.com/epc/documents/product-training/Using_GaN_r4.pdf )には、さらに詳しい情報があります。加えて、インダクタンスを最小化するためのランド・パッドのレイアウトは、http://epc-co.com/epc/jp/製品/eGaNFET.aspx にあるすべてのEPCのデータシートに掲載してあります。「GaN Transistors for Efficient Power Conversion(高効率電力変換用GaNトランジスタ)」というタイトルの本の3章で、このトピックを詳細に説明しています。スイッチング時間と電圧オーバーシュートを最小化するレイアウト技術は、ホワイト・ペーパーの「Impact of Parasitics on Performance(特性への寄生要素の影響)」および「Optimizing PCB Layout(プリント回路基板レイアウトの最適化)」をご覧ください。ポッドキャストの「GaNの利用法06:設計の基礎:レイアウト」も参考にしてください。

EPC製品のしきい電圧は、シリコンMOSFETと比べて低いですが、オフする速度への影響は、どのようになりますか?

eGaNデバイスは、しきい電圧の温度係数が非常に小さくなっています。これによって、室温でのしきい電圧が低いにもかかわらず安全マージンが大きくなります。EPCのeGaN® FETのミラー容量CGDも非常に小さいので、スイッチング速度は非常に高くなります。すなわち、数ナノ秒でオフします。dV/dtによってオンすることを避けるために、ゲート回路の低インピーダンスのプル・ダウンと同様に、ゲート・ソース回路も非常に低インピーダンスにすることが大切です。米テキサス・インスツルメンツ社のLM5113や、LM5114、UCC27611のようなゲート・ドライバは、eGaNデバイス用に特別に設計されており、これらの要求の多くに対応しています。eGaN FETの駆動に関する詳細は、eGaN FET Drivers and Layout Considerations(eGaN FETのドライバとレイアウトの考察)を参照してください。

EPC製品のしきい電圧は、シリコンMOSFETと比べて低いですが、dV/dt耐性をどのように扱えばよいですか?

eGaNデバイスは、しきい電圧の温度係数が非常に小さいことにも注目すべきです。これによって、室温でのしきい電圧が低いにもかかわらず安全マージンが大きくなります。CGDとCGSの比は、dV/dt条件下でデバイスのオフ状態を維持するために非常に有効です。これは、容量分圧器なので、低抵抗でゲートをオフすることと、実効インピーダンスを低く保つためにオフするループのインダクタンスを最小化するようにレイアウトすることに注意しなければなりません。この大きさは、dV/dtと電圧に依存します。テキサス・インスツルメンツ社のLM5113や、LM5114、UCC27611のようなゲート・ドライバは、eGaN FET用に特別に設計されています(http://epc-co.com/epc/jp/製品/eGaNドライバ.aspx)。

eGaN FETは並列接続できますか? もしできるのであれば、良い設計の重要な要素は何ですか?

eGaNデバイスは、正の温度係数を持つデバイスなので、並列動作の良い候補です。しかし、これらのデバイスは、標準的なシリコンFETよりも最大10倍高速にスイッチングすることができるので、レイアウトやこの構成の駆動法には特に注意しなければなりません。EPCは、異なるレイアウト案を比較し、最良の並列構成を見分けるためのホワイト・ペーパーを用意しています。ホワイト・ペーパー「Paralleling eGaN FET(eGaN FETの並列接続)」(http://epc-co.com/epc/documents/papers/Paralleling eGaN FETs.pdf)を参照してください。

eGaN FETの放熱性を高めるためには、どのようにすればよいですか?

EPCは、当社の標準的な評価基板のEPC9002とEPC9006を使って、電気的・熱的な実験を行い、チップ表面を冷却したときの影響を評価しました。電気的絶縁も兼ね備える熱伝導材料を使って、EPCのデバイスの上に小さなヒートシンクを実装しました。このテストは、電力損失が増加する条件下で動作させたとき、デバイスの温度への影響を決めるために行なわれました。実験装置の構成と結果の詳細は、ホワイト・ペーパーの「eGaN FETs for Envelope Tracking(包絡線追跡用eGaN FET)」、および、ポッドキャストの「GaNの利用法:設計例:ハード・スイッチング用途」をご覧ください。

最近、無線による充電が普及してきています。eGaN FETは、無線充電向けの良い選択肢になりますか?

EPCのeGaN FETは、無線充電のアプリケーションにぴったりです! 市場では2~3種類の一般的な無線充電アーキテクチャが利用できます。eGaN FETは、MHz程度での動作を可能にすることによって柔軟性をもたせ、伝送距離を延ばすといった他に類を見ない機会と可能性を提供します。これに関するEPCのホワイト・ペーパー「Low Power Wireless Energy Converters(低電力無線エネルギー変換)」とポッドキャスト「GaNの利用法04:設計例:ソフト・スイッチング用途」をご覧ください。

ワイヤレス・パワー伝送システムでEPCのeGaN FETのデモを見るためには、このビデオ(http://epc-co.com/epc/jp/設計サポート/トレーニング・ビデオ/WirelessDemo.aspx)をご覧ください。

無線基地局のパワー・アンプにeGaN FETを使う利点は、何かありますか?

EPCのeGaN FETは、RFパワー・アンプの用途、特に包絡線追跡の用途に最適です。今日、デプリーション・モードGaN FETは、数100MHzでスイッチングすることができるので、パワー・アンプ(PA)には一般的に、デプリーション・モードのGaN FETを使います。PAの標準的な効率は、ピーク対平均電力比(PAR:Peak to Average Ratio)が非常に小さく20~30%です。無線通信用LTEのような新たに実用化された技術では、消費電力への関心が高まり、PAに供給する電圧が変調信号に対応して変調される包絡線追跡(ET:Envelope Tracking)のようないくつかの新しい技術がPAの効率を改善するために登場してきています。eGaN FETは、PAに供給する電圧を数10MHzでスイッチングできるので、効率を改善するために、これらのアプリケーションにおいて高効率な包絡線追跡アーキテクチャの採用が可能になります。包絡線追跡用eGaN FETの詳細は、http://epc-co.com/epc/jp/アプリケーション/包絡線追跡EnvelopeTracking.aspxをご覧ください。

EPCは、D級アンプでのeGaN® FETの評価のための開発基板がありますか?

D級オーディオ・システムでは、オーディオ特性は、FETの特性に影響されます。GaN FETは、よりハイファイなD級オーディオ・アンプを実現できます。

eGaN FETの低オン抵抗と低容量が、高効率を可能にし、過渡相互変調歪み(T-IMD)を小さくするための開ループ・インピーダンスを小さくします。高速スイッチング能力と逆回復電荷ゼロによって、出力の線形性が良くなり全高調波歪み(THD)が低減され、クロスオーバー歪みも小さくなります。

D級オーディオ・アンプ用eGaN FETについての詳細は、http://epc-co.com/epc/jp/アプリケーション/D級オーディオアンプ.aspxをご覧ください。

共振型でソフト・スイッチングのアプリケーションにおけるeGaN FETの利点は何ですか?

eGaN FETは、2つの重要なパラメータ、すなわち、QGDとQRRの低減によって、ハード・スイッチング用途でシリコンMOSFETを超える明確な利点があります。この2つの容量は、共振型のソフト・スイッチング・コンバータには、ほとんど影響しません。Si MOSFETと比べたとき、出力電荷QOSSとゲート電荷QGの低減によって、eGaN FETは、共振型ソフト・スイッチングのアプリケーションにおいて、大きく改善できることも実証されています。

詳細に関しては、ホワイト・ペーパー「eGaN FETs in High Frequency Resonant Converters(高周波共振コンバータにおけるeGaN FET)」を参照してください。

EPCには、eGaN® FETをソーラー・パネルのマイクロインバータ用に使うときのアプリケーション情報がありますか?

評価基板のEPC9001とEPC9002は、それらがバック/ハーフブリッジ・タイプの用途向けに設計されており、広い範囲のデューティ比にわたって動作することができるので、ソーラー・パネルのインバータの設計に使うことができます。これらの評価基板は、ゲート駆動の完全なハーフブリッジを構成するので、現在のハーフブリッジ・デバイスを置き換えることによって、既存のインバータ回路に簡単に接続することができます。EPCの評価基板とデモ・ボードに関する詳細な追加情報、または、これらの基板を購入する際は、http://epc-co.com/epc/jp/製品/デモ・ボード.aspxをご覧ください。

EPCには、eGaN® FETをLED照明用に使うときのアプリケーション情報がありますか?

照明(バックライトだけではなく)へのLED採用が近年激増し、多くのアプリケーションや回路構成が出てきています。評価基板のEPC9001とEPC9002は、非常に大きなコントラスト比のLEDバックライトのソリューションを開発するために使うことができますが、バック/ハーフブリッジ・タイプの回路構成向けに設計されています。熟練した技術者なら誰でも、インダクタの後方にもってくる(バックワード)ことで昇圧用として使うこともできます。なお、出力バス電圧は、最大定格電圧以上に簡単に昇圧できるので注意が必要です。

EPCの開発基板とデモ・ボードに関する詳しい追加情報、または、これらの基板を購入する際は、 http://epc-co.com/epc/jp/製品/デモ・ボード.aspxをご覧ください。

EPCには、eGaN® FETをバックライト用に使うときのアプリケーション情報がありますか?

ここでの主な質問は、使用される回路構成の選択肢になるでしょう。評価基板のEPC9001とEPC9002は、非常に大きなコントラスト比のLEDバックライトのソリューションを開発するために使うことができますが、バック/ハーフブリッジ・タイプの回路構成向けに設計されています。熟練した技術者なら誰でも、インダクタの後方にもってくる(バックワード)ことで昇圧用として使うこともできます。なお、出力バス電圧は、最大定格電圧以上に簡単に昇圧できるので注意が必要です。

EPCの開発基板とデモ・ボードに関する詳しい追加情報、または、これらの基板を購入する際は、 http://epc-co.com/epc/jp/製品/デモ・ボード.aspxをご覧ください。

宇宙用途の放射線の要求に関して、どこで、もっと知ることができますか? 

NASAによって公表された優れた概要があります:http://www.nasa.gov/offices/oce/llis/0824.html

衛星用などの放射線に曝される用途で、eGaNFETは、どのように振る舞うのでしょうか? EPCは、eGaN FETの優れた耐放射線特性の論文を書いています。当社のウエブに2つの論文を掲載してあります。

1. この論文は、基礎的なガンマ線耐性やシングル・イベント効果(SEE)に対する耐性について記述していますhttp://epc-co.com/epc/jp/イベントとニュース/イベント/GOMACTechConference2012.aspx
2. この論文は、衛星の電源の中のDC-DCコンバータ特性の改善を示しています: http://epc-co.com/epc/documents/papers/Radiation Tolerant eGaN FETs in DC-DC Converters.pdf

推奨された駆動電圧と絶対最大ゲート駆動電圧の間のオーバーヘッドが小さいのですが、どのようにすればよいですか?

長期間の信頼性のために、最大ゲート電圧を6V未満に維持することが重要です。当社は、設計者の負担を軽減するために、駆動用レベル・シフト回路、および、駆動電圧を管理するだけでなくデッドタイムも管理するディスクリートのゲート・ドライバを開発しました。例えば、現在、開発基板のEPC9003、EPC9004、EPC9005、EPC9006に搭載されています。なお、推奨するディスクリート・ソリューションの詳細は、この論文(http://www.how2power.com/newsletters/1006/articles/H2PowerToday1006_design_EPC.pdf)を参照してください。

2011年6月に、テキサス・インスツルメンツ社は、業界初のeGaN FETドライバを製品化しました。このLM5113は、パワー・コンバータのさまざまな構成に向けた100Vのハーフブリッジ・ドライバです。続いて同社は、eGaN FETと互換性があるローサイド・ゲート駆動用のLM5114、および、高速ゲート・ドライバUCC27611も製品化しました。これらのICのリストは、http://epc-co.com/epc/jp/製品/eGaNドライバ.aspxをご覧ください。

EPCの高耐圧デバイスには、シリコンMOSFETよりも低いしきい値のデバイスがあります。これらを駆動するドライバを、どこで見つけることができますか?

設計者の負担を軽減するために、2011年6月に、テキサス・インスツルメンツ社は、業界初のeGaN FETドライバを製品化しました。このLM5113は、パワー・コンバータのさまざまな構成に向けた100Vのハーフブリッジ・ドライバです。続いて同社は、eGaN FETと互換性があるローサイド・ゲート駆動用のLM5114と高速ゲート・ドライバUCC27611も製品化しました(http://epc-co.com/epc/jp/イベントとニュース/ニュース/ArtMID/2995/ArticleID/477/New-gate-driver-extends-TIs-family-of-GaN-FET-driver-ICs.aspxUCC27611 high speed gate driver)。

これらのICのリストは、 http://epc-co.com/epc/jp/製品/eGaNドライバ.aspxをご覧ください。

さらに、当社は、駆動用レベル・シフト回路、および、駆動電圧を管理するだけでなくデッドタイムも管理するディスクリートのゲート・ドライバを開発しました。例えば、開発基板のEPC9003、EPC9004、EPC9005、EPC9006に搭載されています。当社が推奨するディスクリート・ソリューションの詳細は、論文「How2 Get the Most Out of GaN Power(GaNパワーを最大限に利用する方法)」を参照してください。eGaNデバイスは、そのしきい電圧の温度係数が非常に低いということに注目すべきです。これによって、室温でしきい電圧が低いにもかかわらず安全マージンが大きくなります。