ROHMs ultrahöghastighetskontroll IC-teknik maximerar prestanda hos GaN-växlingsenheter

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

23 mars 2023

På grund av deras överlägsna höghastighetsväxlingsegenskaper har adoptionen av GaN-enheter utökats under de senaste åren. Men hastigheten på kontroll-IC:er (för att styra körningen av dessa enheter) har blivit utmanande.

Som svar har den japanska krafthalvledartillverkaren ROHM Co Ltd vidareutvecklat sin ultrahöghastighets Nano Pulse Control-teknik (som är designad för strömförsörjningskretsar), vilket förbättrar styrpulsbredden från den konventionella 9ns till vad som påstås vara en bransch-bäst av 2ns. Genom att utnyttja denna teknik kunde ROHM etablera sin ultrahöghastighetskontroll IC-teknik, som kan maximera prestanda hos GaN-enheter.

Miniatyrisering av strömförsörjningskretsen kräver en minskning av storleken på de perifera komponenterna genom höghastighetsväxling, säger ROHM. För att uppnå detta krävs en kontroll-IC som kan dra fördel av drivprestandan hos höghastighetsomkopplingsenheter som GaN.

För att föreslå lösningar som inkluderar perifera komponenter, etablerade ROHM ultrahöghastighetskontroll IC-teknik optimerad för GaN-enheter som använder egen Nano Pulse Control analog strömförsörjningsteknik. ROHMs ultrahöga pulsstyrningsteknologi uppnår en påslagningstid (kontrollbredden för strömförsörjningens IC) i storleksordningen nanosekunder, vilket gör det möjligt att konvertera från hög till låg spänning med en enda IC - till skillnad från konventionella lösningar som kräver två strömförsörjningskretsar.

ROHM arbetar med att kommersialisera kontroll-IC:er som använder denna teknik, med planer på att starta provleveranser av 100V enkanals DC-DC-kontroll-IC under andra halvåret 2023. Dess användning, i kombination med ROHMs EcoGaN-serie av GaN-enheter, förväntas resultera i i betydande energibesparingar och miniatyrisering i en mängd olika tillämpningar, inklusive basstationer, datacenter, FA-utrustning (fabriksautomation) och drönare (Figur 1).

"GaN har varit efterlängtat i många år som ett krafthalvledarmaterial som kan uppnå energibesparingar, men det finns hinder som kvalitet och kostnad", konstaterar professor Yusuke Mori, Graduate School of Engineering, Osaka University. "Under dessa omständigheter har ROHM etablerat ett massproduktionssystem för GaN-enheter som ger förbättrad tillförlitlighet samtidigt som det utvecklar kontroll-IC:er som kan maximera deras prestanda. Detta representerar ett stort steg mot den utbredda adoptionen av GaN-enheter”, tillägger han. "Jag hoppas kunna bidra till att uppnå ett kolfritt samhälle genom att samarbeta med vår GaN-on-GaN wafer-teknik."

Styr IC-teknik

ROHM säger att Nano Pulse Control-tekniken i dess nya Control IC har odlats genom att använda dess vertikalt integrerade produktionssystem för att kombinera avancerad analog expertis som spänner över kretsdesign, processer och layout. Genom att använda en unik kretskonfiguration för att avsevärt reducera den minimala styrpulsbredden för Control IC från de konventionella 9ns till 2ns gör det möjligt att gå ner från högspänning (upp till 60V) till lågspänning (ned till 0.6V) med en enda effekt mata IC i 24V och 48V applikationer. Stöd för mindre kringutrustningskomponenter för högfrekvensomkoppling av GaN-enheter krymper också monteringsytan med cirka 86 % jämfört med konventionella lösningar när de paras ihop med en EcoGaN-strömförsörjningskrets (se figurerna 2 och 3).