GaNの話

人型ロボットは、人間の動きを模倣するように設計されており、幅広い用途で市場が大きく成長しています。モーター制御は、ロボットにおける重要な設計要素であり、この記事では、基本的なパワー・アーキテクチャと、中核部品を構成するパワー・エレクトロニクスの要件を概説すると共に、Efficient Power Conversion Corporation（EPC）が提供しているソリューションの例を紹介します。

米ゴールドマン・サックスの調査レポートによると、人型ロボットの世界出荷台数は、2025年までに約1万5000台から2万台に達し、今後10年間の年平均成長率（CAGR）は40%を超えると予測しています。SFの世界から現実の世界へと移行するこの技術競争において、モーター駆動回路の高周波化、小型化、熱管理能力は、成功の鍵となる要素となります。この記事では、人型ロボットのパワー・アーキテクチャと、その中核となるパワー・エレクトロニクス部品の技術要件を概説し、業界をリードするEfficient Power Conversion Corporation（EPC）が提供するGaNソリューションを例に挙げて解説します。

モーター技術の進歩によって、電力密度が高くなりました。モーターは、より小さな形状で実現され、より高速で高精度な設計になっているので、より高い周波数が必要になります。

3相ブラシレスDC（BLDC）モーターは、出力定格の割に小型なので、正確に制御でき、高い電気機械効率を提供し、適切に制御された場合、最小限の振動で動作できます。これらのモーターは、サーボ駆動、外科ロボットなどのロボット、回転翼を4基搭載したドローンなどの精密な用途で、ますます、または排他的に使われています。電流リップルを適切な範囲内に維持するために、これらのモーターは、低いインダクタンスを考慮すると、最大100 kHzのスイッチング周波数が必要です。損失を最小限に抑えた上で、振動を発生させ、駆動精度を低下させ、効率を低下させるモーターのトルク・リップルを相殺するには、高周波で高効率に動作できるFETが必須です。

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。