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How to Use the GaN FET Thermal Calculator to Boost Reliability and Shorten Time-To-Market in Power Electronics System Designs

How to Use the GaN FET Thermal Calculator to Boost Reliability and Shorten Time-To-Market in Power Electronics System Designs

May 07, 2022

EPCのGaNのパワーFETやICなどの「置換」技術が製品化され、新しいレベルの性能が可能になるとき、あなたの設計をモデル化することで、回路の機能とニーズに対する快適さと洞察が得られます。このブログでは、「EPCのGaNパワー・ベンチ、オンライン・モデリング・ツールのライブラリ、EPCのGaN FETサーマル・カリキュレータ」といった最新の追加機能について説明します。

窒化ガリウム(GaN)パワー・デバイスは、成熟したシリコン・ベースのMOSFETとICに対するより高効率な代替品です。一言で言えば、GaNデバイスは小型で、スイッチングが速く、オン抵抗が小さいので、シリコンの同等品よりも高効率にできます。より高い効率とより低い損失であっても、すべての電子機器は、熱としていくらかの電力を放散します。EPCのGaN FETサーマル・カリキュレータは、あなたの設計がGaNパワー回路の特性の最高の値を実現し、レイアウトに取り組む前に、設計上の課題を軽減することに役立ちます。

このサーマル・カリキュレータは、強制対流による基板両面の冷却と、ヒート・スプレッダとヒートシンクで構成される熱ソリューションによる裏面冷却の両方の対象となるプリント回路基板に搭載したGaNデバイスの熱特性パラメータの迅速な見積もりを提供します。このモデルは、プリント回路基板の構造(サイズ、積層、ビア密度)、チップ・サイズ、電力損失、TIM(熱伝導材料)、および、ヒートシンク・ソリューションを考慮しています。

GaN FETサーマル・カリキュレータには、ツールを説明するための包括的なユーザー・ガイドがあり、各オプションの簡単な説明を示す短い文章から始まります。一般的な回路図と、アプリのさまざまなパネルを使って、あなたの設計環境を反映する熱システムを設定することから始めます。このツールによって、設計者は、ヒート・スプレッダ、熱伝導材料(TIM)、ヒートシンクなどの熱管理部品の追加をモデル化して、これらのオプションを含めることの影響についての洞察を得ることができます。図1は、このモデルで使用可能なヒートシンク入力の例です。並列化したデバイスなどの設計拡張をモデル化して、あなたの製品の最も効率的な経路を決めることもできます。

図1:GaN FETサーマル・カリキュレータのヒートシンク計算の入力例

GaN FETサーマル・カリキュレータを使った結果、熱システムのすべての入力パラメータを定義した後、結果が更新され、各デバイスに対して、動作温度と、周囲温度からの温度上昇が報告されます。詳細なレポートも生成され、回路モデルの推定熱抵抗を読み取るために拡張できます。

EPCのサーマル・モデル・カリキュレータをさらに説明するビデオも利用できます:

オンラインのサーマル・カリキュレータ:紹介ビデオ

GaN FETサーマル・カリキュレータは、電子設計者がGaNデバイスの熱能力を推定し、熱管理対策の有効性を評価するための迅速なサーマル・ツールとして機能します。追加された機能によって、追加の分析と結果の比較が可能になります。このカリキュレータは、熱要件の推定、熱ソリューションのサイズ設定と比較、および回路基板設計の熱的実現可能性の評価のために、設計の初期段階で使える非常に効果的なツールです。

GaNパワー・ベンチにはDC-DCコンバータ向けのオンライン選択ツールと、コンセプトから結論までの設計を最適化するために利用できるデバイス・モデル・ライブラリとデモ・ボードを補完するクロスリファレンス・ツールもあります。これらのツールに関する追加の支援、または、あなたの設計の詳細について話し合うには、GaNのエキスパートに聞くGaNのエキスパートに聞くにアクセスしてください。