GaN(질화 갈륨)은 기존 실리콘 솔루션보다 더 빠른 스위칭, 더 뛰어난 효율, 더 높은 전력 밀도를 지원하는 와이드 밴드갭 반도체입니다. 이를 통해 열 성능이 향상되고 전력 손실은 감소한 더 작고 가벼운 설계가 가능합니다. TI GaN 기술은 소비자 가전, 데이터 센터, 그리드 및 텔레콤 인프라, 차량용 전력 전자 장치를 포함한 광범위한 애플리케이션을 지원하면서도 높은 성능과 안정성을 유지합니다.
TI의 GaN 기술을 선택하는 이유
TI의 GaN 포트폴리오 살펴보기
GaN으로 더 높은 전력 밀도와 효율성 실현
전력 수요가 증가함에 따라 차세대 아키텍처에서의 GaN 채택이 계속 가속화되고 있습니다. TI의 완전 통합 GaN 전력계는 GaN HEMT, 드라이버, 보호 및 제어를 데이터 센터, 서버 전력, 태양광 인버터, 산업용 시스템, 차량 등을 포함한 다양한 애플리케이션을 위해 설계된 단일 칩 솔루션에 결합합니다.
- 최대 1MHz의 높은 스위칭 주파수를 구현해 자기 부품 크기를 줄이고 전력 밀도를 높입니다.
- 스위칭 손실을 줄여 효율성을 개선하고 바이어스 회로를 간소화합니다.
- 드라이버와 보호 기능을 통합하여 설계를 간소화하고 루프 기생 성분을 줄입니다.
Achieving GaN Products With Lifetime Reliability
휴머노이드 로봇의 GaN FET 애플리케이션
모든 GaN 스위치를 지원하는 3.6kW, 54V, 단상, AC-DC 정류기 레퍼런스 설계
성능 개선 및 전원 공급 장치 설계 단순화
GaN 기술이 통합된 TI의 AC/DC 제품은 어댑터, 가전제품, 서버 전원 공급 장치 및 충전기를 포함한 차세대 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. UCG28826에서와 같이 이러한 솔루션은 고성능 GaN HEMT를 통합함으로써 업계 최고 수준의 전력 밀도, 높은 효율 및 낮은 대기 전력을 제공합니다.
- 자체 바이어스 및 보조 권선 없는 센싱을 통해 설계를 간소화하고 효율성을 높입니다.
- 고전압 시동, X-커패시터 방전 및 보호 기능을 통합하여 BoM 비용을 절감합니다.
- 유사 공진 스위칭, 버스트 모드 작동, 회전율 제어를 통해 EMC 준수를 용이하게 합니다.
보조 GaN 플라이백 컨버터가 AC/DC 어댑터 설계 과제를 해결하는 방법 (Rev. A)
자체 바이어싱 GaN 플라이백을 지원하는 65W USB-C® 충전기 데모
자체 바이어싱 GaN 플라이백 컨버터 레퍼런스 설계를 사용하는 USB Power Delivery 충전기
GaN FET가 통합된 벅 및 부스트 컨버터
더 작고, 가볍고 효율적인 전원 시스템을 위해 설계된 이러한 솔루션은 크기, 효율성 및 성능 간의 기존 트레이드오프를 줄입니다. 고급 GaN 기술을 활용함으로써 엔지니어는 실리콘 기반 설계로 가능했던 것보다 더 높은 성능을 달성할 수 있습니다.
- 더 작은 솔루션 크기로 더 높은 전력을 제공합니다.
- 까다로운 고전력 애플리케이션을 위한 높은 효율성을 구현합니다.
- GaN FET, 컨트롤러, 드라이버 및 부트스트랩 회로를 하나의 패키지에 통합하여 설계를 간소화합니다.
48V–12V GaN 지원 2kW 4상 벅 컨버터, 1/4 브릭 전원 모듈 레퍼런스 설계
3V~42V 동기 GaN 부스트 컨버터 레퍼런스 설계
더 높은 효율, 전력 밀도 및 부드러운 제어의 드라이버
업계 최고 수준의 GaN IPM(지능형 전원 모듈)을 포함한 TI의 통합 GaN 모터 드라이버는 >99%의 인버터 효율을 제공하고, 열 성능을 개선하고, 전력 손실을 최소화합니다. 가전제품, 로봇, 전기 자전거, 드론 및 전동 공구와 같은 애플리케이션에서 TI의 GaN 드라이버는 탁월한 고조파 제어를 제공해 더 조용한 작동, 더 부드러운 성능, 정밀한 모터 제어를 달성합니다. 이를 통해 시스템 비용과 에너지 소비를 절감할 수 있으며, 효율성 요구 사항을 충족하는 소형 설계가 가능합니다.
- 통합형 GaN 하프 브리지 전력계로 PCB 크기를 50% 이상 줄입니다.
- 높은 스위칭 주파수(100kHz)에서 전력 손실을 최대 50% 줄입니다.
- 데드타임을 최소화하고(<150ns) 스위칭을 최적화하여 전류 왜곡을 줄이고 음향 성능을 개선합니다.
산업용 통신을 지원하는 48V 1kW 로봇 관절 모터 컨트롤 레퍼런스 설계
시작하기 위한 리소스 찾기
TI GaN으로 고전압 전력 혁신
TI GaN으로 고전압 시스템을 혁신하십시오. TI의 GaN 기술을 통해 엔지니어가 고전압 전력 변환 설계의 시장 출시 시기를 단축하는 동시에 시스템 비용과 환경 영향을 줄일 수 있는 방법을 알아보십시오.
GaN이 전력 관리를 변화시키는 3가지 이유
1.3kW GaN 토템 폴 역률 보정 및 모터 인버터 레퍼런스 설계
48V–12V GaN 지원 2kW 4상 벅 컨버터, 1/4 브릭 전원 모듈 레퍼런스 설계
이 레퍼런스 설계는 엔터프라이즈 컴퓨팅을 위한 4상 벅을 기반으로 하는 2kW, 고밀도, 48V–12V 폐쇄형 루프 버스 컨버터입니다. 이 설계는 48V VIN에서 98% 이상의 피크 효율 및 97.5%의 전부하 효율을 달성합니다. 이 설계는 TI의 고성능 GaN(질화 갈륨) 전력계 장치 중 하나인 LMG3100R017을 사용합니다. 제어 회로는 40핀 QFN(Quad Flat No-Lead) 패키지의 고성능 마이크로컨트롤러인 UCD3138A를 사용합니다.
산업용 통신을 지원하는 48V 1kW 로봇 관절 모터 컨트롤 레퍼런스 설계
이 레퍼런스 설계는 산업용 이더넷 연결 모터 드라이버를 제어하는 TI Sitara™ MCU- AM261x 장치를 특징으로 합니다. 이 설계는 직경 70mm PCB(인쇄 회로 보드)를 사용하여 휴머노이드 로봇 관절(48V, 1kW Eyoubot 모터)을 구동합니다. 이 설계는 소형 폼 팩터와 단순화된 통합 플랫폼을 보여줍니다. 이 플랫폼에는 세 개의 DRV7167 하프 브리지 GaN 모터 드라이브 전력 단계를 사용하는 고전력 밀도 섹션, AM2612 500MHz R5F 코어 MCU 및 AMC0106 기능 절연 델타-시그마 (...)
주요 애플리케이션
미래의 컴퓨팅 요구에 맞게 텔레콤 및 서버 전원 변환
TI의 GaN 장치를 사용하여 스토리지, 클라우드 및 고성능 컴퓨팅을 위한 텔레콤 및 서버 전원 시스템을 설계하세요. 이러한 장치는 최대 80 PLUS® 티타늄 표준을 지원하고 99% 이상의 PFC(역률 보정) 효율을 구현하는 까다로운 효율성 요건을 충족하는 데 도움이 됩니다. 절연 DC/DC 컨버터에서 500kHz 이상의 스위칭 주파수를 구현하고, 집적 설계로 파생 손실을 최소화하면서 자기 부품의 크기를 줄입니다.
가변 주파수, ZVS, 5kW, GaN 기반, 2상 토템 폴 PFC 레퍼런스 설계
16A 최대 입력을 지원하는 3kW, 180W/in3 단상 토템 폴 브리지리스 PFC 레퍼런스 설계
이 레퍼런스 설계는 C2000 F28003x 및 F28004x 마이크로컨트롤러를 사용하여 연속 전도 모드 토템 폴 PFC(역률 보정 컨버터)를 제어하는 방법을 보여줍니다. 또한 PFC는 그리드 연결(전류 제어) 모드에서 인버터로 작동합니다. 이 컨버터는 16ARMS의 최대 입력 전류와 3.6kW의 피크 전력을 지원하도록 설계되었습니다. 일체형 드라이버와 보호 기능을 갖춘 LMG3522 상단면 냉각 GaN 장치는 효율성을 높여주고 전원 공급 장치의 크기와 복잡성은 감소시켜 줍니다. F28004x 또는 F28002x 기반 C2000 (...)
모든 GaN 스위치를 지원하는 3.6kW, 54V, 단상, AC-DC 정류기 레퍼런스 설계
최고의 효율성과 밀도로 에너지 저장 혁신
GaN 장치를 사용하는 태양광 및 에너지 저장 시스템을 설계하여 더 작고 효율적인 AC/DC 전력 변환을 달성하세요. GaN은 양방향 전력 흐름을 가능하게 하여 에너지 저장 장치를 태양광 인버터에 원활하게 통합하고 그리드 의존도를 낮춥니다. 이러한 솔루션은 기존 컨버터보다 최대 3배나 높은 전력 밀도(>1.2kW/L)를 제공하며, 고주파 GaN 스위칭(140kHz)을 통해 SiC FET보다 20%가 향상된 밀도를 제공합니다. GaN 기술은 2레벨 SiC 설계 대비 더 작은 자기 부품 및 더 단순한 토폴로지를 통해 시스템 비용을 줄입니다.
유선 및 무선 통신을 지원하는 GaN 기반의 600W 태양광 전력 옵티마이저 레퍼런스 디자인
이 레퍼런스 디자인은 최대 80V 입력 전압 및 80V의 출력 전압을 지원하고 최대 18A의 출력과 입력 전류를 제공하는 태양광 전력 옵티마이저입니다. 이 설계는 구성 가능한 4스위치 벅-부스트 컨버터를 사용하여 패널 전류를 스트링 전류로 스텝 업 또는 스텝 다운합니다. 바이패스 회로는 스마트 다이오드 컨트롤러 기반 설계를 사용합니다.
이 레퍼런스 디자인PLC(전력선 통신)를 포함하고 있으며 무선 통신도 지원합니다. 디지털 제어와 통신은 모두 단일 C2000™ MCU(마이크로컨트롤러)에서 구현됩니다.
일상적으로 사용하는 장치에 탁월한 성능 제공
TI의 통합 저전력 GaN 장치는 휴대폰 및 노트북 어댑터, TV 전원 공급 장치 및 USB 벽면 콘센트를 포함하여 소비자가 매일 사용하는 애플리케이션에 탁월한 전력 밀도와 효율성 이점을 제공합니다. 시스템 효율이 95% 이상인 이러한 솔루션은 소비자 AC/DC 솔루션 크기를 최대 50%까지 줄일 수 있으며, 통합 전류 센싱 기능은 효율성을 더욱 높이고 인쇄 회로 보드 풋프린트를 최소화합니다.
GaN이 통합된 범용 AC 입력 65W 낮은 프로파일 AC/DC USB PD 충전기 레퍼런스 설계
자가 바이어싱 GaN 플라이백 컨버터를 사용하는 65W 듀얼 포트 USB PD(전원 공급) 충전기 레퍼런스 설계
이 레퍼런스 설계는 자체 바이어싱 질화 갈륨(GaN) 플라이백을 지원하는 65W 듀얼 포트 USB PD(전원 공급) 충전기입니다. 이 설계는 90VAC~264VAC에 걸쳐 65W 의 최대 정격 전력을 제공할 수 있으며 25%, 50%, 75% 및 100%에서 평균 효율에 대한 DoE 레벨 VI 및 CoC V5 계층 2 효율성 표준과 같은 효율성 표준 및 규정을 충족하는 동시에 낮은 대기 전력 소비를 달성할 수 있습니다. AC-DC 단계 플라이백 컨버터 UCG28826은 VCC 자체 바이어스를 지원하며 보조 권선과 관련 VCC (...)
TI GaN 기술을 이용해 전기 자동차의 고전력 밀도를 구현합니다
HEV(하이브리드 전기차) 및 EV(전기차)에 사용되는 차세대 단상 AC OBC(온보드 충전기)와 고전압-저전압 DC/DC 컨버터는 GaN 전동 장치를 활용하여 더 높은 스위칭 주파수를 달성하고 자기 부품 크기를 줄이고 있으며, 이를 통해 실리콘 및 SiC 기반 제품보다 더 높은 전력 밀도를 구현하고 있습니다. 이러한 솔루션은 CLLLC의 경우 500kHz, PFC의 경우 120kHz를 초과하는 스위칭 주파수로 등가 볼륨에서 SiC보다 많은 전력을 제공하는 동시에, 96.5%의 결합된 시스템 수준 효율성을 달성하고 통합 게이트 드라이버를 사용하여 시스템 수준 설계를 크게 간소화합니다.
GaN 레퍼런스 설계 기반의 15kW~30kW, 양방향, 3상+중성선 구성의 플라잉 커패시터
이 레퍼런스 설계는 3레벨, 3상+중성선, GaN(질화 갈륨) 기반 플라잉 커패시터 전력 단계 구현을 위한 설계 템플릿을 제공합니다. 빠른 스위칭 전원 장치를 사용하면 125kHz에 상응하는 주파수로 스위칭하고, 필터의 자기 크기를 줄이며, 전력 단계의 전력 밀도를 높일 수 있습니다. 다중 레벨 토폴로지를 통해 최대 900V의 높은 DC 버스 전압에서 650V 정격 전원 장치를 사용할 수 있습니다. 트랜지스터 전반에 걸친 스위칭 전압 응력이 낮으므로 스위칭 손실이 줄어들어 최대 전력에서 98.9%의 효율을 달성합니다.
TI GaN 디바이스로 HVAC(난방, 환기 및 공조) 및 가전 제품용 모터 구동을 통해 더 높은 전력 효율과 더 작은 폼 팩터를 실현합니다
효율적인 모터 드라이브는 전 세계의 엄격한 에너지 표준을 충족하는 가전제품과 HVAC 시스템에 필수적이며, TI의 GaN 전력계 및 IPM(지능형 전원 모듈) 포트폴리오는 IGBT 및 MOSFET에 비해 높은 효율성을 제공하여 시스템 크기와 비용을 효과적으로 줄여줍니다. 이러한 솔루션은 스위칭 손실을 줄여 99% 이상의 효율성을 달성하는 모터 드라이브 전력계를 구현하는 동시에 작은 크기, 높은 집적도 및 자연스러운 냉각 기능을 통해 시스템 크기와 비용을 최소화하면서 최대 60kHz의 높은 스위칭 주파수와 낮은 데드타임으로 향상된 음향 기능을 제공합니다.
250W 모터 인버터 레퍼런스 설계
이 레퍼런스 설계는 주요 가전제품 또는 유사한 애플리케이션을 위한 250W 모터 드라이브로, 히트 싱크가 없는 GaN IPM DRV7308 기반 고효율 모터 인버터를 보여주며, UCC28911로 낮은 대기 전력 설계를 시연합니다. 이 레퍼런스 설계에서는 FAST™ 소프트웨어 인코더 또는 eSMO를 사용하는 3상 PMSM용 무센서 FOC 제어를 구현하는 방법을 보여줍니다. 모듈식 디자인을 사용하는 이 레퍼런스 설계는 동일한 마더보드에서 C2000™ MCU 및 MSPM0 시리즈 마이크로컨트롤러 부속 보드를 모두 지원합니다. 이 (...)
자체 바이어싱 GaN 레퍼런스 설계를 지원하는 180VAC~275VAC 입력, 96W - 24V AC/DC 플라이백
이 레퍼런스 설계는 평균 24V, 1A를 공급하며, 최대 4초 동안 최대 96W의 출력을 제공하는 전원 공급 장치입니다. 이 설계는 모터 구동이나 과도 전력 부하와 같이 높은 피크 전력이 요구되는 모든 상황을 지원합니다. 통합형 유사 공진 컨트롤러, GaN(질화갈륨) 스위치 및 셀프 바이어싱 섹션은 높은 효율을 제공하는 동시에 대기 손실을 낮게 유지하며, 변압기에 보조 권선이 필요하지 않게 해줍니다. 단순한 변압기 구조는 누설 인덕턴스를 줄여주며, 스너버 손실을 감소시켜 효율을 향상합니다. 또한 보조 권선과 관련 부품을 제거하면 (...)
준공진 GaN 플라이백 레퍼런스 설계
이 레퍼런스 설계는 195VAC~265VAC 입력에서 2.5A 부하 전류로 24V 출력을 생성합니다. 이 설계는 자체 바이어싱 질화 갈륨(GaN) 플라이백 UCG28826을 사용합니다. 이 설계는 60W 출력 전력을 제공할 수 있습니다. 이 장치에는 자체 바이어스 및 보조 권선이 없는 감지 체계가 통합되어 있기 때문에 보조 변압기 권선이 필요하지 않습니다. 이 설계는 전부하 시 130kHz 스위칭 주파수에서 작동하며 중간 또는 경부하의 스위칭 주파수를 줄여 효율을 높게 유지합니다.