GaN (窒化ガリウム) IC

あらゆる電力レベルに対応する TI の GaN パワー・デバイス製品ラインアップで、電力密度と効率を最大化

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複数のゲート・ドライバを内蔵した GaN (窒化ガリウム) FET と各種 GaN パワー・デバイスで構成された TI のファミリは、寿命、信頼性、およびコストに関する利点を実現する非常に効率的な GaN ソリューションに役立ちます。GaN トランジスタのスイッチング速度は、シリコン MOSFET より明らかに高速なので、スイッチング損失を低減できる可能性が高くなります。TI の GaN IC は、通信、サーバー、モーター・ドライブ、ノート PC のアダプタ、電気自動車 (EV) 向けのオンボード・チャージャなど、幅広いアプリケーションで使用できます。

GaN IC の検索

LMG3100R017
GaN (窒化ガリウム) IC

ドライバ内蔵、100V、1.7mΩ の GaN FET

概算価格 (USD) 1ku | 4.9

LMG3616
GaN (窒化ガリウム) IC

ドライバと保護機能内蔵、650V、270mΩ の GaN FET

概算価格 (USD) 1ku | 2.2

LMG3612
GaN (窒化ガリウム) IC

ドライバと保護機能内蔵、650V、120mΩ の GaN FET

概算価格 (USD) 1ku | 3.25

LMG3622
GaN (窒化ガリウム) IC

ドライバと保護機能と電流センシング機能内蔵、650V、120mΩ、GaN FET

概算価格 (USD) 1ku | 3.25

LMG3626
GaN (窒化ガリウム) IC

ドライバと保護機能と電流センシング機能内蔵、650V、270mΩ、GaN FET

概算価格 (USD) 1ku | 2.2

LMG3624
GaN (窒化ガリウム) IC

ドライバと保護機能と電流センシング機能内蔵、650V、170mΩ、GaN FET

概算価格 (USD) 1ku | 3.18

TI の GaN 技術の利点

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ディスクリート GaN FET より高速なスイッチング速度

ドライバを内蔵した TI の各種 GaN FET は、150V/ns のスイッチング速度 (スルーレート) を実現できます。これらのスイッチング速度と低インダクタンスのパッケージを組み合わせると、損失の低減、クリーンな (ノイズの少ない) スイッチング、リンギングの最小化を実現できます。

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磁気素子の小型化、電力密度の向上

TI の各種 GaN デバイスを採用すると、スイッチング速度 (スルーレート) を高め、500kHz 超過のスイッチング周波数を実現することができます。その結果、磁気素子の最大 60% 小型化、性能の向上、システム・コストの削減が可能になります。

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信頼性を重視して製作済み

TI の各種 GaN デバイスは、独自の GaN on Si (ノーマリー・オフかつ安価なシリコン・ウェハー上に GaN 回路を形成するので、高額なサファイア・ウェハーが不要) プロセスを通じ、高電圧システムの安全性を維持できる設計を採用しており、信頼性試験で 4,000 万時間を上回る長さを達成しているほか、複数の保護機能も搭載しています。

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専用の設計ツールとリソース

TI の GaN 設計リソースを活用すると、開発期間を短縮できます。該当するのは、電力損失カリキュレータ、回路シミュレーション向けの各種 PLECS モデル、より規模の大きいシステム内でのテストと動作に適した評価ボードなどです。

GaN の利点

GaN 技術について

シリコンのみをベースとする従来のソリューションに比べて、GaN は、より高い電力密度、より信頼性の高い動作、効率の向上を実現しています。TI の技術ページをご覧になると、パワー・トランジスタ技術としての GaN の詳細習得、主な GaN アプリケーションの確認、TI の顧客からの意見の参照、TI の GaN 製品を活用して次期電源設計の重量、サイズ、コストを最小化する方法の把握を進めることができます。

開発中の設計に役立つ各種ツールとリソース

お客様の設計を支援し、開発中アプリケーションに最適なデバイスを選定しやすくなるように、TI は多数のリソースを公開しています。TI の電力損失計算ツールを使用すると、開発ユーザーが指定したパラメータに基づいて、選択したデバイスの電力損失を表示し、製品の選定を進めることができます。TI の PLECS モデルを使用すると、GaN デバイスの動作をシミュレートして FET の接合部温度を推定し、ターンオン期間のスルーレートを調整することができます。TI のハーフ・ブリッジ評価ドーター・カードは、より規模の大きいシステム内でのテストと動作にも使用できます。

技術リソース

アプリケーション・ノート
アプリケーション・ノート
Thermal Performance of QFN12x12 Package for 600V, GaN Power Stage (Rev. A)
熱管理は、大電力の設計の成否を左右する可能性があります。TI の QFN 12 x 12 パッケージは、さまざまなアプリケーションで優れた性能を発揮できる設計を採用しています。パッケージの詳細と、熱設計を最適化する方法に関するヒントをご覧ください。
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ホワイト・ペーパー
ホワイト・ペーパー
Direct-drive configuration for GaN devices (Rev. A)
TI の dMode (デプリーション・モード) GaN デバイス・ファミリは、カスコードなしでノーマリー・オフ動作を実現できます。ダイレクト・ドライブ・アーキテクチャとその利点を解説しています。
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アプリケーション・ノート
アプリケーション・ノート
Third quadrant operation of GaN
GaN の第 3 象限動作の詳細や、デッドタイム損失を最小化するために必要な情報を解説しています。
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主なアプリケーションの概要

テレコムとサーバーの電源
TI の GaN 技術を採用し、96.5% の合計エネルギー効率と 100W/ 平方インチ (6.10W/ 平方 cm) の電力密度を実現して、80Plus® Titanium の規格に対応
ソーラー・システムとエネルギー・ストレージ・システム
TI の GaN 技術を採用すると、双方向 AC/DC 電力変換システムで 1.2kW/L を上回る電力密度を実現可能
バッテリ試験装置
TI の GaN 技術を採用すると、バッテリ・テスタ・システムでチャネル密度の向上や AC/DC コンバータのサイズ縮小を実現可能
車載、OBC (オンボード・チャージャ)、DC/DC コンバータ
TI の GaN 技術を採用すると、電気自動車 (EV) で高い電力密度を実現可能
HVAC (エアコン) と家電製品
TI の各種 GaN デバイスを採用すると、HVAC (エアコン) や家電製品で、PFC 電力段の電力効率の向上とフォーム・ファクタの小型化を実現可能

TI の GaN 技術を採用し、96.5% の合計エネルギー効率と 100W/ 平方インチ (6.10W/ 平方 cm) の電力密度を実現して、80Plus® Titanium の規格に対応

TI の各種 GaN デバイスを採用すると、ストレージ、クラウド・ベースのアプリケーション、集中型の計算能力などをサポートするテレコム・システムとサーバー・システムを設計しやすくなります。エネルギー効率に関する設計要件に適合しやすくなるように、TI の各種デザインは 80Plus® Titanium の規格を満たしており、99% を上回る力率補正 (PFC) 効率を実現します。

利点

  • トーテムポール・ブリッジレス PFC トポロジで GaN を採用すると、99% を上回る効率を実現可能
  • 絶縁型 DC/DC コンバータで 500kHz を上回るスイッチング周波数を使用し、磁気素子のサイズ縮小に寄与
  • 統合型ゲート・ドライバは寄生損失の低減に役立ち、システム・レベルの設計難易度が低下

主なリソース

リファレンス・デザイン
  • PMP20873 – 効率 99% の 1kW GaN ベース CCM トーテムポール力率補正(PFC)コンバータのリファレンス・デザイン
  • TIDA-010062 – 1-kW, 80+ titanium, GaN CCM totem pole bridgeless PFC and half-bridge LLC with LFU reference design
製品
  • LMG3422R030 – ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、30mΩ の GaN FET
  • LMG3422R050 – ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、50mΩ の GaN FET
  • LMG3411R150 – ドライバとサイクルごとの過電流保護機能内蔵、600V、150mΩ GaN

TI の GaN 技術を採用すると、双方向 AC/DC 電力変換システムで 1.2kW/L を上回る電力密度を実現可能

TI の GaN デバイスは、より小型でより効率的な AC/DC 間のインバータと整流器、また DC/DC インバータの設計に役立ちます。その結果、ソーラー・エネルギーや風力エネルギーを電力に変換するシステムを開発できます。GaN 対応の双方向 DC/DC 変換を活用すると、エネルギー ストレージ システムをソーラー インバータに統合し、グリッドへのエネルギー依存率を低減することができます。

利点

  • 既存の AC/DC コンバータや DC/DC コンバータに比べて 3 倍の高さの電力密度 (1.2kW/L 超過) と重量軽減。
  • 140kHz に対応できる GaN のスイッチング特性を活用すると、電力密度を SiC FET より 20% 高めることが可能
  • 2 レベルの SiC トポロジに比べると、より低コストの磁気素子を採用できるので、システム全体のコストでパリティ (同等) を実現可能

主なリソース

リファレンス・デザイン
  • TIDA-010210 – GaN ベース、11kW、双方向、3 相 ANPC (アクティブ中性点クランプ型) のリファレンス・デザイン
製品
  • LMG3422R030 – ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、30mΩ の GaN FET
  • LMG3522R030-Q1 – 車載、ドライバと保護機能と温度レポート機能を内蔵、650V、30mΩ の GaN FET
  • LMG3422R050 – ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、50mΩ の GaN FET

TI の GaN 技術を採用すると、バッテリ・テスタ・システムでチャネル密度の向上や AC/DC コンバータのサイズ縮小を実現可能

ゲート・ドライバを内蔵した TI の各種 GaN FET を採用すると、AC/DC 電源のサイズを縮小できます。TI の各種 GaN デバイスは MOSFET や SiC FET より高いスイッチング周波数で動作するので、試験機器のチャネル密度を大幅に高めると同時に、電源の過渡応答時間を短縮することができます。

利点

  • トーテムポール・ブリッジレス PFC トポロジで GaN を採用すると、99% を上回る効率を実現可能
  • DC/DC 段で 200kHz を上回るスイッチング周波数を使用できるので、充電から放電までの遷移を 1ms 以内に短縮可能
  • 統合型ゲート・ドライバは寄生損失の低減に役立ち、システム・レベルの設計難易度が低下

主なリソース

最終製品 / サブシステム
リファレンス・デザイン
  • TIDM-02008 – Bidirectional high density GaN CCM totem pole PFC using C2000™ MCU
  • PMP40690 – C2000™ マイコンと GaN を使用する 4kW インターリーブ CCM トーテムポール・ブリッジレス PFC のリファレンス・デザイン
製品
  • LMG3422R050 – ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、50mΩ の GaN FET
  • LMG3410R070 – ドライバと保護機能内蔵、600V、70mΩ の GaN

TI の GaN 技術を採用すると、電気自動車 (EV) で高い電力密度を実現可能

ハイブリッド車 (HV) や電気自動車 (EV) の次世代オンボード・チャージャ (OBC) や高電圧から低電圧への変換を行う DC/DC コンバータで GaN パワー・デバイスを採用すると、スイッチング周波数を高くし、磁気素子のサイズを小型化することができます。スイッチング周波数の上昇と小型化を通じて、シリコン・ベースや SiC ベースの OBC (オンボード・チャージャ) より高い電力密度を実現できます。

利点

  • 3.8kW/L の電力密度で、同じ体積の SiC より多くの電力を供給
  • CLLLC 構成で 500kHz を上回るスイッチング周波数、PFC で 120kHz
  • システム・レベルの全体効率は 96.5%
  • ゲート・ドライバ内蔵により、システム・レベルの設計が簡素化

主なリソース

製品
  • LMG3522R030-Q1 – 車載、ドライバと保護機能と温度レポート機能を内蔵、650V、30mΩ の GaN FET
設計ツールとシミュレーション
  • POWERSTAGE-DESIGNER – 最も一般的に使用されるスイッチ・モード電源向けの Power Stage Designer™ ソフトウェア・ツール

TI の各種 GaN デバイスを採用すると、HVAC (エアコン) や家電製品で、PFC 電力段の電力効率の向上とフォーム・ファクタの小型化を実現可能

EN6055 のような新しいエネルギー規格を満たすには、HVAC (エアコン) システムは力率補正 (PFC) 電力段を採用する必要があります。GaN 電力段は、IGBT (絶縁型ゲート・バイポーラ・トランジスタ) より高い効率を実現し、磁気部品の小型化、ヒートシンクのサイズ縮小、合計システム・コストの削減に役立ちます。

利点

  • 最大 60kHz の高いスイッチング周波数に対応し、磁気素子のサイズ小型化が可能
  • スイッチング損失が低下し、電源段で 99% を上回る効率を達成可能
  • 素子サイズの小型化と冷却能力の縮小が可能なので、設計サイズの小型化とコスト削減が自動的に達成可能

主なリソース

リファレンス・デザイン
  • TIDA-010203 – C2000 と GaN を使用する 4kW 単相トーテムポール PFC のリファレンス・デザイン
  • TIDA-010236 – 家電製品向け 4kW GaN トーテム ポール PFC のリファレンス デザイン
製品
  • LMG3422R030 – ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、30mΩ の GaN FET
  • LMG3422R050 – ドライバ、保護機能、温度レポート機能を内蔵した、600V、50mΩ の GaN FET

設計と開発に役立つリソース

リファレンス・デザイン
GaN ベース、11kW、双方向、3 相 ANPC (アクティブ中性点クランプ型) のリファレンス・デザイン

このリファレンス・デザインは、GaN (窒化ガリウム) をベースとする 3 レベルの 3 相 ANPC (アクティブ中性点クランプ型) インバータ電力段を実装するための設計テンプレートを提示します。高速スイッチング・パワー・デバイスを使用すると、100kHz を上回る高周波数でパワー・デバイスのスイッチングを実施できます。この場合、フィルタで使用する磁気素子のサイズを小型化し、電力段の電力密度を高めることができます。マルチレベル・トポロジ採用により、600V 定格のパワー・デバイスを、最大 1,000V というそれより高い DC (...)

リファレンス・デザイン
C2000 と GaN を使用する 4kW 単相トーテムポール PFC のリファレンス・デザイン
このリファレンス・デザインは、F280049/F280025 制御カードと LMG342x EVM ボードを備えた、4kW CCM トーテムポール PFC です。この設計は、堅牢な PFC ソリューションをデモンストレーションします。コントローラを MOSFET レッグの中間に接地することで、絶縁型電流センスを回避することができます。非絶縁型のため、高速アンプ OPA607によって AC 電流センスを実装でき、信頼できる過電流保護を実現します。この設計では、効率性、熱画像、AC ドロップ、雷サージ、EMI CE (...)
リファレンス・デザイン
GaN ベース、6.6kW、双方向 オンボード・チャージャのリファレンス・デザイン
PMP22650 リファレンス・デザインは、6.6kW の双方向オンボード・チャージャを提示します。このデザインは、同期整流機能付きの 2 相トーテムポール PFC とフル・ブリッジ CLLLC コンバータを搭載しています。CLLLC は周波数変調と位相変調の両方を活用し、必須のレギュレーション範囲全体で出力のレギュレーションを実施します。このデザインは TMS320F28388D マイクロコントローラの内部にある単一のプロセッシング・コアを使用して、PFC と CLLLC の両方を制御します。同期整流機能は、同じマイクロコントローラに Rogowski (...)

GaN (窒化ガリウム) IC 関連の各種リファレンス・デザイン

セレクションツールを使用すると、お客様のアプリケーションやパラメータに最適なリファレンス・デザインをご覧いただけます。