GaNの話

人型ロボットが人間の動きを精密かつ機敏に再現するようになるにつれて、技術者は小型で高効率、かつ応答性に優れたモーター駆動装置への需要の高まりに直面しています。リファレンス・デザインのEPC91120は、GaN集積化によってインバータ回路をロボットの関節に直接組み込むことで、軽量化、効率向上、そして動作制御の強化を実現する方法を示しています。

ブラシレスDC（BLDC）モーターは人気があり、ロボット、イーモビリティ、ドローンの用途で広がっていることが分かります。このような用途には、軽量、小型、低トルク・リップル、低可聴雑音、非常に精密な制御などの特別な要求があります。これらのニーズに対応するために、モーターに電力を供給するインバータは、より高い周波数で動作する必要がありますが、結果として生じる大きな電力損失を減らすための高度な技術が必要です。エンハンスメント・モード窒化ガリウム（eGaN ®）のトランジスタと集積回路は、大きな損失を生じることなく、はるかに高い周波数で動作する能力があります。

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。