열 강화 패키지 적용된 100V GaN 전력계, 크기 40% 이상 축소하고 스위칭 손실 50%까지 낮춰

더 작은 크기에, 더 높은 전력 밀도를 달성해야 하는 엔지니어에게, TI는 매번 해결의 실마리를 제시해 왔다. 

5일, 미디어 브리핑을 진행한 텍사스 인스트루먼트(TI)는 이번에도 다르지 않았다. 이 회사는 엔지니어가 더 작은 크기의 디바이스에서 더 많은 전력을 달성하고 더 낮은 비용으로 최고의 전력 밀도를 제공할 수 있도록 지원하는 두 가지 새로운 전력 변환 장치 포트폴리오를 소개했다.
 
TI의 새로운 100V 통합 질화 갈륨(GaN) 전력계는 열적으로 향상된 양면 냉각 패키지 기술을 사용하여 열 설계를 간소화하고 중전압 애플리케이션에서 1.5kW/in³ 이상의 최고 전력 밀도를 달성할 수 있다.

변압기가 통합된 TI의 새로운 1.5W 절연 DC/DC 모듈은 업계에서 가장 작고 전력 밀도가 높아 엔지니어가 차량용 및 산업용 시스템에서 절연 바이어스 전원 공급 디바이스 크기를 89% 이상 줄일 수 있다는 것.

데이터 센터를 예로 들면, 엔지니어가 전력 밀도가 높은 서버 전원 공급 솔루션을 설계할 수 있다면 데이터 센터를 보다 효율적으로 운영하여 증가하는 처리 요구 사항을 충족하는 동시에 환경 영향을 최소화할 수 있다. 



엔지니어는 TI의 새로운 100V GaN 전력계인 LMG2100R044 및 LMG3100R017을 사용하여 중전압 애플리케이션의 전원 공급 장치 솔루션 크기를 40% 이상 축소하고, GaN 기술의 높은 스위칭 주파수를 통해 1.5kW/in³ 이상의 업계 최고 전력 밀도를 달성할 수 있다고 회사 측은 밝혔다.

또한 새로운 포트폴리오는 실리콘 기반 솔루션에 비해 스위칭 전력 손실을 50% 줄이면서 낮은 출력 커패시턴스와 낮은 게이트 드라이브 손실을 통해 98% 이상의 시스템 효율을 달성한다. 예를 들어 태양광 인버터 시스템에서 밀도와 효율이 높으면 동일한 패널로 더 많은 전력을 저장하고 생산하면서 전체 마이크로 인버터 시스템의 크기를 줄일 수 있다.

100V GaN 포트폴리오에서 열 성능의 핵심 요소인 TI의 열적으로 강화된 양면 냉각 패키지로 디바이스 양쪽에서 더 효율적으로 열을 제거할 수 있으며 타사의 통합 GaN 장치에 비해 향상된 열 저항을 제공한다.

 
차량용 및 산업용 애플리케이션에 8배 이상 높은 전력 밀도 제공

또한, 개별 솔루션 대비 8배 이상, 타사 모듈보다 3배 이상 높은 전력 밀도를 제공하는 TI의 새로운 1.5W 절연 DC/DC 모듈은 차량용 및 산업용 시스템을 위한 최고 출력 전력과 절연 기능(3kV)을 4mm×5mm의 VSON(very thin small outline no-lead, 매우 얇은 소형 아웃라인 무연) 패키지로 구현한다.

엔지니어는 TI의 UCC33420-Q1 및 UCC33420을 사용하여 더 적은 수의 부품과 간단한 필터 설계로 CISPR(Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques) 32 및 25와 같은 엄격한 전자파 간섭(EMI) 요구 사항을 쉽게 충족할 수 있다.

새로운 모듈은 바이어스 전원 공급 장치 설계에서 외부 변압기가 필요 없는 TI의 차세대 통합 변압기 기술로 엔지니어는 솔루션 크기를 89% 이상 축소하고 높이를 최대 75%까지 줄이면서 개별 솔루션 대비 재료 사양서를 절반으로 줄일 수 있다.

이 소형 패키지의 첫 번째 차량 인증 솔루션을 통해 엔지니어는 배터리 관리 시스템과 같은 전기차 시스템용 바이어스 공급 솔루션의 설치 공간, 무게, 높이를 줄일 수 있다. 공간 제약이 있는 데이터 센터의 산업용 전력 공급을 위해 설계자는 이 새로운 모듈을 사용하여 인쇄 회로 기판 면적을 최소화할 수 있다.