▲신주용 텍사스 인스트루먼트 코리아 이사

열 강화 패키지 기술 적용 100V GaN 전력계, 사이즈 40% ↓·스위칭 손실 50% ↓
1.5W 절연 DC/DC 모듈, 차량용·산업용 애플리케이션에 8배 높은 전력 밀도 제공
 

텍사스 인스트루먼트(이하 TI)가 빠르게 증가하고 있는 메모리 대역과 스피드 트렌드에 대응하기 위해 전력 밀도에서 특장점을 가진 포트폴리오에 대해 공유하는 자리를 마련했다.

TI는 5일 미디어 브리핑을 열고 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. 

발표자로 나선 신주용 이사는 점점 더 작고 효율적인 전원 공급 장치를 필요로 하는 산업용 전력 애플리케이션에 적합한 업계 최소형 100V 통합 GaN 전력계를 소개했다.

TI의 100V 통합 GaN 전력계는 고집적, 스위칭 주파수 증가 및 더 작은 자기 부품으로 전력 밀도를 1.5kW/in3 이상 개선 최고 전력 밀도를 달성할 수 있다. 

TI의 GaN 전력계 LMG2100R044 및 LMG3100R017을 사용하여 중전압 애플리케이션의 전원 공급 장치 솔루션 크기를 40% 이상 축소시킬 수 있으며 열적으로 향상된 양면 냉각 패키지 기술로 열 설계를 간소화했으며, 유사한 타사 GaN 장치에 비해 더 효율적인 열제거와 더 나은 열 저항 성능을 제공한다.

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. 

신 이사는 TI의 GaN FET는 더 작고 효율적인 전원 공급 장치를 만드는 산업 전력 애플리케이션이 필요하다는 과제에 있어 적합한 솔루션이 될 것이라고 설명했다.

이는 인쇄 회로 보드(PCB)의 크기를 40% 이상 감소시킬 수 있으며, BOM 수도 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있으며 벅 컨버터, 부스트 컨버터를 비롯 BLDC 모터 드라이브 등 일반적인 토폴리지에 최적화되어 있다.

예를 들어 태양광 인버터 시스템에서 밀도와 효율이 높으면 동일한 패널로 더 많은 전력을 저장하고 생산하면서 전체 마이크로 인버터 시스템의 크기를 줄일 수 있다.

신 이사는 GaN 소자로 만든 제품들은 시장에 잘 보이지 않았고, 가격도 높았으나, 현재는 흔히 볼 수 있으며 가격도 2022년을 기준으로 SiC 보다 저렴해졌다고 전했다. 
 

▲안병남 텍사스 인스트루먼트 코리아  상무

이어 발표에 나선 안병남 TI 상무는 차량과 산업용 시스템에 적합하고, 변압기가 통합된 TI의 새로운 1.5W 절연 DC/DC 모듈, UCC33420-Q1 및 UCC33420에 대해 설명했다.

이는 소형 패키지로 제공되는 최초의 차량용 인증 솔루션으로 차세대 통합 변합기 기술로 덕분에 진동이 발생하기 쉬운 절연 바이어스 전원 공급 장치에 무거운 변압기를 필요로 하지 않게 되었다.

이는 업계에서 가장 작고 전력 밀도가 높아 엔지니어가 차량용 및 산업용 시스템에서 절연 바이어스 전원 공급 디바이스 크기를 89% 이상 줄일 수 있으며 특히 높이를 최대 75%까지 줄이면서 개별 솔루션 대비 재료 사양서를 절반으로 줄일 수 있다.

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.

공간 제약이 있는 데이터 센터의 산업용 전력 공급을 위해 설계자는 이 새로운 모듈을 사용하여 인쇄 회로 기판 면적을 최소화할 수 있다.

또한 200V/ns 이상의 CMTI와 3pF 미만의 1-2차 커패시턴스로 초고전압 과도 상태를 견딜 수 있을 정도로 노이즈에 상당히 강한 특성을 보인다.