GaNの話

eGaN® FETとICは、小型、超高速スイッチング、低オン抵抗という特徴によって、非常に高電力密度のパワー・コンバータを設計できます。ほとんどの高電力密度コンバータの出力電力を制限している要因は接合部温度であり、より効果的な熱設計が求められます。eGaN のチップスケール・パッケージは、チップの上面、下面、および側面から効果的に熱を逃がし、6面冷却を実現できます。このアプリケーション・ノートでは、eGaN ベース・コンバータの出力電流能力を高めるための高性能の熱ソリューションを紹介します。

このブログは、もともとData Center Frontier のウエブサイトに2018年11月5日にBill Kleyman氏によって公開されましたデータセンター向けのeGaN技術とEPCのGaNソリューションの詳細をご覧ください。

手術用ロボットを使った最小限の侵襲的手術は、次のレベルの精度を実現しようとしている外科医に前例のない制御手段を提供し、それによって、患者へのリスクや外傷を減らし、回復を早めます。非常に繊細な作業を実行するために、手術用ロボットに必要な自由度（DOF：degrees of freedom）や器用さを与えるアーム、関節、ツール制御などのさまざまなロボットの付属品を制御するために多くのモーターが必要になります。モーター制御回路の重さや大きさは、手術中にロボットの付属品を操作するモーターの大きさに直接影響するため、このようなロボットの設計では重要な要素になります。

動機

eGaN^® FETは、Si MOSFETよりもはるかに高速にスイッチングできるので、寄生インダクタンスを最小限に抑えるために、プリント回路基板のレイアウト設計に細心の注意を払わなければなりません。寄生インダクタンスによって、オーバーシュート電圧が大きくなり、スイッチングの遷移が遅くなります。このアプリケーション・ノートでは、これらの不要な影響を避け、コンバータの特性を最大限に引き出すために、eGaN FETを使って最適なパワー段のレイアウトを設計するための鍵となるステップについて検討します。

スイッチング動作への寄生インダクタンスの影響

図1に示すように、3つの寄生インダクタンス、すなわち、1）パワー・ループのインダクタンス（Lloop）、2）ゲート・ループのインダクタンス（Lg）、3）共通ソースのインダクタンス（Ls）によって、スイッチング特性が制限されます。eGaN FETのチップスケール・パッケージは、トランジスタ内部のインダクタンスをかなり排除しているので、主な制限要因としてプリント回路基板が残ります。各寄生インダクタンスは、動的電流経路とその戻りループによって囲まれる領域全体にあります（WP009：特性への寄生容量の影響を参照）。

クラウド・コンピューティングやビッグデータ処理への需要が劇的に増加していることから、米国のデータセンターの電力消費量は、2020年までに730億kWhに達すると予測されています [1]。これは、米国全体の電力消費量の約10％を占めます。この消費の大部分は、非効率な電力供給アーキテクチャによる損失によって引き起こされ、改善のために大きな注意を払わなければなりません [2],[3]。

米ニュース・サイトPlanet Analogの編集長Steve Taranovich氏が執筆したこの記事は、もともとPlanet Analogのウエブサイトに2018年8月10日に掲載されました。LiDAR（光による検出と距離の測定）のeGaN技術とEPCのGaNソリューションの詳細をご覧ください。

エンハンスメント・モードGaNパワー・デバイス（eGaN^® FETとIC）は、ユーザーが最終製品を差異化するための道を拓きます。この新技術は、小型機器や電子機器に給電するために、常に存在する電源回路や電力分配回路の効率を大幅に向上させます。

アメリカのセールス・マネージャとして、私は、優れた新しいビジョンを創り出すためにユーザーと協力するという羨ましがられる立場に立っており、彼らは、引き続き市場をリードし、エネルギー消費を削減して消費電力を最適化することに貢献しています。

新しい技術やアプローチを導入するパワー・システムの設計は常に、好奇心と評価で満ちています。ユーザーは常に、新技術の属性と実装に関して、最も根本的で遠大な質問をします。 したがって、私が受けた最も一般的な質問を文書化することは、GaN技術の使用がこの過渡的な技術を、自信を持って採用するための道を開くと考えている人の助けになるだろうと考えました。

EPCの最高経営責任者（CEO）であるAlex Lidow（アレックス・リドウ）に、彼のGaNパワー・デバイス事業の将来と、自動車認証の取得について尋ねます。

最近、同社は、LiDAR（光による検出と距離の測定）、48 Vの電力分配システム、および、その他のアプリケーション向けにAEC Q101認定の80 Vのディスクリート・トランジスタの供給を始めました。この最新のエンハンスメント・モードFETは、シリコンMOSFETよりも小さい実装面積で、より高いスイッチング周波数とより高い効率が得られています。これはほんの始まりに過ぎません。

当社には、LiDAR（センサー）用に設計された集積回路と同様に、多くのトランジスタがあり、ここにきて車載認証の取得を進めています」とLidowは強調します。「LiDARはコストと性能へのプレッシャが厳しいため、部品を統合して性能を向上させると同時に、コストを下げることが大きな課題です」とも語りました。

この記事は、もともとBodoのPower Systemsのウエブサイトに2018年5月に掲載されました。自動車自動車向けeGaN技術とEPCのGaNソリューションに関する詳細をご覧ください。

電力変換の周波数を高めることには多くの理由があります。基本的に、これらの理由は、大きさ／重さの削減、およびコスト削減に帰着します。スイッチング周波数を高めるという目標に加えて、高効率に動作しなければならない電源システムには、いくつかの部品があります。これらには、パワー・スイッチ、パワー・スイッチのドライバ、コントローラ、磁気部品、およびコンデンサなどがあります。総称して、これらの部品は、高周波の電力変換エコシステム（全体の特性をどのように高めていくかの生態系）を表します。これらの要素のどれかがなければ、周波数を高める利点は、完全には実現できません。