EPC技術記事

eGaN FETの利点を完全に活用するための実践的なレイアウト技術

電子機器のトレンドは、特性を向上させながら継続的に小型化を進めることです。シリコンMOSFET技術が、その理論限界にどんどん近づくと共に、EPC社のエンハンスメント・モード窒化ガリウム(eGaN®)FETが、パワーFETのスイッチング特性を一段と改善するために登場し、これによって、サイズを縮小し、効率を高めることによって、電力密度を新しい次元に高めることが可能です。この記事では、EPC社のeGaN FETの利点を完全に活用するために必要なレイアウトの推奨技術を探ります。

By: Ivan Chan、David Reusch博士
米EEWeb:米Modern Printed Circuits誌
2015年8月
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Efficient Power Conversion(EPC)、ワイヤレス給電のA4WP Rezence規格向けに、高効率で低コストの新しいベンチマークに貢献するeGaNパワー集積回路を製品化

新しいeGaN®パワー集積回路である EPC2107EPC2108は、ワイヤレス給電の業界団体A4WPの規格クラス2およびクラス3準拠のソリューション向けに、ハーフブリッジとブートストラップ機能を集積化したモノリシックICです。さらに、これらの部品を素早く、簡単に評価するために、開発基板と、完全なワイヤレス・パワー(無線充電)のソリューション、すなわち送信デバイスと受信デバイスも用意しました。

エフィシエント・パワー・コンバージョン社(EPC:Efficient Power Conversion Corporation、本社:カリフォルニア州エルセグンド)は2015年7月14日、ブートストラップFET も集積したeGaNのハーフブリッジ・パワー集積回路の「EPC2107(耐圧100 V)」と「EPC2108 (60 V)」を製品化しました。ハイサイド・クランプの必要がなく、逆回復損失を生じるゲート・ドライバも不要です。eGaNパワー回路にブートストラップFETも集積したデバイスは今回が初めてです。

世界最高速のパワー・スイッチを測定する方法

窒化ガリウム(GaN) FETは、電圧レギュレータやDC-DC電源において、シリコン・パワー・デバイスを置き換える準備を整えています。GaN FETのスイッチング速度は非常に高速で、オン抵抗RDS(on)はシリコンMOSFETよりも低くなっています。これは、より高い電力効率の電源の実現につながり、私たちのすべてにとって素晴らしいことです。もし、あなたがGaNデバイスでパワー回路を設計しているなら、デバイスのスイッチング速度を把握することが必要です。

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開発基板がeGaN FETの評価を単純化

ワイド・バンドギャップの窒化ガリウム・オン・シリコン(GaNオンSi)トランジスタは現在、一般に入手できることについての長い話。彼らは、シリコン・ベースのMOSFETを置き換えるためにしつこく売り込んでいます。これは、多くの高性能電源の設計にとって、非効率性からの脱出となります。最近では、GaNオンSiベースのHEMTやFETのいくつかのサプライヤが市場に出現し、その中にEfficient Power Conversion(EPC)社があります。電源設計がシリコンMOSFETからeGAN FETに移行するためのeGAN FETの評価を円滑に行うために、EPC社は、ここ数年の間にいくつかの開発基板を製品化しました。

By Ashok Bindra
Digi-Key Article Library
2014年7月15日
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D級およびE級のワイヤレス・パワー伝送システムにおけるエンハンスメント・モードGaNトランジスタの特性評価

無線エネルギー伝送の人気は、特に、携帯機器の充電を目的とする用途で、過去数年にわたって上昇してきています。この記事で、EPCは、免許不要のISM(Industrial、Scientific and Medical)帯の6.78MHzまたは13.56MHzで動作するA4WP規格に最適な疎結合コイルで高共鳴の無線ソリューションに焦点を当てます。

Bodo’s Power Systems誌
By Alex Lidow博士、Michael De Rooij博士
2014年5月

GaNの利用法:大電流用途向け高速eGaN FETの並列接続

このコラムでは、高速で寄生要素が小さいデバイスを並列接続したときに直面する課題を扱うことによって、大電流出力の用途向けに並列接続したeGaN® FETの能力を評価し、並列化技術の改良を示しました。この設計法の実験的検証では、最適化されたレイアウトにおける並列接続した4つのハーフブリッジが、480W、300kHz、40Aの48Vから12Vへのバック・コンバータとして動作し、35%~100%の負荷に対して、96.5%以上の効率が得られました。この設計法は、従来の並列化方法と比べて、電気的・熱的に優れた特性が得られ、高速GaNデバイスは、より大きな電流の動作向けに効率的に並列接続することができることを実証しました。

EEWeb
著者: Alex Lidow
2014年4月

ブラシレスDCサーボ・モーターのパワー・インバータで使うシリコンFETと窒化ガリウムFETの比較

ドイツ航空宇宙センター(DLR)のThe Institute of Robotics and Mechatronicsは、センサーとパワー・エレクトロニクスの改良に非常に関心を持っており、EPCの新しいエンハンスメント・モード窒化ガリウムFET技術を評価するために、この新しいロボット開発の機会を利用しました。そして、これまでで最高の当社のインバータ設計でこれを比較します。

Bodo’s Power Systems
著者:Robin Gruber、ドイツ航空宇宙センター(DLR)
2014年3月

GaNの利用法:高性能D級オーディオ・アンプにおけるeGaN® FET

THD(全高調波歪み)、ダンピング・ファクタ(DF)、T-IMD(相互変調歪み)のような重要な特性パラメータで測定されたオーディオ・アンプによって再生された音の質は、使われたスイッチング・トランジスタの特性によって影響を受けています。D級オーディオ・アンプには、通常はパワーMOSFETを使いますが、エンハンスメント・モードGaN(eGaN)FETによって提供される、より低い導通損失、より速いスイッチング速度、および逆回復損失がないことは、音質の著しい向上、およびヒートシンク(冷却器)を不要にできる高い効率を可能にします。この結果、低コストで構築することができる小さな筐体で、より良い音質のシステムになります。

EEWeb
Alex Lidow
2014年2月

GaNの利用法:高周波ワイヤレス・パワー伝送用eGaN® FET

高共鳴、疎結合で、6.78MHzのISM帯ワイヤレス・パワー伝送についてのプレゼンテーションです。eGaN FETがどのようにこの技術を可能にしているかを示します。このコラムでは、現在のeGaN FETを使う効率的な無線エネルギー伝送や、電圧モードのD級とE級のアプローチの例を示します。

EEWeb
Alex Lidow、2014年1月26日(日)

GaNの利用法:高周波スイッチング用eGaN® FET

この回では、ハード・スイッチング・コンバータに戻りますが、シリコン技術の現実的な限界を越えて、より高い周波数へ押し上げます。

EEWeb
Alex Lidow
2013年12月

高周波電力変換デバイス向けパッケージの考察

スイッチング周波数10MHz以上での電力変換には、高速トランジスタと、高周波特性の良いパッケージの両方が必要です。eGaN FETは、パッケージと同様に、匹敵するもののないデバイス特性を提供することによって、成熟したパワーMOSFETと比べて、高周波での電力変換特性を改善する能力が実証されています。

Bodo’s Power Systems
寄稿者:Alex Lidow
2013年11月

GaN:1度で1つのシリコンのアプリケーションを粉砕する

エンハンスメント・モード窒化ガリウム・トランジスタは、4年以上の間、市販品を入手可能であり、成熟したシリコン・パワーMOSFETによって以前から独占されていた多くのアプリケーションに浸透してきています。

Power Pulse
寄稿者:Alex Lidow
2013年10月

EPC8000ファミリー、Bodo’s Power Systems誌の「今月の環境に優しい製品」として脚光を浴びる

eGaN FETのこのファミリーの製品化で、パワー・システムやRFの設計者は今、高性能窒化ガリウム・パワー・トランジスタを利用できるため、シリコンでは達成できない革新的な設計が可能になります。

Bodo's Power Systems誌
2013年10月

GaNの利用法:ハード・スイッチングの中間バス・コンバータにおけるeGaN FET

この回では、絶縁型DC-DC電力変換に使われる複雑なハード・スイッチング・コンバータが議論されます。

EEWeb
Alex Lidow
2013年10月

GaNの利用法:高周波バック・コンバータにおけるeGaN FET

この回では、高周波バック(降圧型)・コンバータに最適なレイアウトを施すと、スイッチング1 MHzで効率96%以上が得られることについて説明します。

米EEWeb誌
By: Alex Lidow
2013年9月

eGaN FET対シリコンのパワー決戦:16本の過去記事の回顧

新しい技術が導入されると、エンジニアは、その新しい技術が提供する特性の優位性を、有効、かつ効率的に利用する方法が直観的に分かるだろう、と考えることは合理的ではありません。すなわち、常に学習曲線があるからです。これは、突然出現した高性能窒化ガリウム・トランジスタ技術の場合にも当てはまります。

Efficient Power Conversion(EPC)社が業界初の商用GaNトランジスタを市販した2010年の中ごろ、一般の電力変換エンジニアリング・コミュニティでGaN FET技術が利用可能になりました。そのとき以来、EPC社は2つの並列の道を歩んでいます。つまり、1つは、製品のポートフォリオを拡張する道、もう1つは、技術の使用に関して電力変換システムの設計エンジニアと共に学習する道です。これらの教育への努力のうちの1つは、米Power Electronics誌の編集者と連携し、GaN技術とそのアプリケーションの特性に関する一連の記事を隔月で掲載することでした。

この連載には、eGaN FET対パワー・シリコンの決戦というタイトルを付けました。この連載の記事は、基礎編と、窒化ガリウム部品を使う特定のアプリケーション編の2編で構成されています。エンジニアが学習曲線を登ることを支援するためのゴールに到達したことを確認するために、16本の記事を簡単に振り返る良いタイミングです。この回顧は、GaN技術の採用を進めるために必要となる更なるトピックと学習は何か、についての洞察を与えるでしょう。そして、学習する必要性には、決して終わりがありません。

By:JOHAN STRYDOM博士、Efficient Power Conversion Corporationのアプリケーション部門バイス・プレジデント
MICHAEL DE ROOIJ博士、Efficient Power Conversion Corporationのアプリケーション・エンジニアリング部門エグゼクティブ・ディレクタ
DAVID REUSCH博士、Efficient Power Conversion Corporationのアプリケーション部門ディレクタn

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パッケージ不要のHEMTで高効率電力変換を実現

パッケージには、欠点があります。すなわち、抵抗やインダクタンスが余分に増えることによって、特性を劣化させると同時に、実装面積を大きくし、パワーMOSFETの価格を上昇させます。GaN HEMTにおける最善の解決策は、現在主流のシリコンとのコスト競争を可能にする1つのステップとしてパッケージを捨てることだ、とEfficient Power Conversion CorporationのAlex Lidow(アレックス・リドウ)は主張しています。

米Compound Semiconductor誌
2013年6月

GaNの利用法:窒化ガリウム(GaN)トランジスタ技術の紹介

EPC社CEO(最高経営責任者)のAlex Lidow(アレックス・リドウ)による新たな毎月のコラムの第1回は、GaNオン・シリコンのパワー・デバイスが成熟したパワーMOSFETの優れた代替品になることができるという考察が紹介されます。

米EEWeb.com誌
By: Alex Lidow
2013年6月

eGaN FET対シリコンのパワー決戦Volume 14、パート1:eGaN FETの小信号RF特性

eGaN FETは、パワー・スイッチング・デバイスとして設計され、最適化されましたが、良好なRF特性も備えています。この記事は、RF特性に対する2回シリーズの第1弾で、周波数範囲200 MHz~2.5 GHzのRF特性に焦点を当てています。

著者:Michael de Rooij博士、Efficient Power Conversion社のアプリケーション・エンジニアリング部門エグゼクティブ・ディレクタ
Johan Strydom博士、Efficient Power Conversion社のアプリケーション部門バイス・プレジデント
Matthew Meiller、米Peak Gain Wireless社の社長

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窒化ガリウム技術を探求する

商用のDC-DCアプリケーションにおいて、MOSFETの置き換えとして窒化ガリウム(GaN)・デバイスを製品化して以来、3年が経ちました。GaNデバイスの出現によって、これまでMOSFETベースのFETでは達成できなかったアプリケーションが実現可能になると共に、ほとんど想像もつかず、利用されなかった潜在的な新しいアプリケーションを利用可能にするために、GaNデバイス開発者にとって好都合な舞台が設定されています。

EETimes Asia誌
2013年5月16日
http://www.eetasia.com/ART_8800684828_480200_TA_f13f883a.HTM

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