고급 회로 설계 혁신

Rsp와 RQ FoM의 감소에 따른 부정적인 부산물은 전환 손실에서 감소된 드레인 전하가 미치는 영향입니다. 그림 17을(를) 보면 고정된 전압 오버슈트에서 드레인 전하 감소에 따라 이 벅 컨버터의 턴오프 손실이 크게 증가하는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 장단점이 존재하므로 RQ FoM MOSFET 개선에 대한 로드맵을 지속하는 가운데 MOSFET를 전기적으로 안전한 작동 영역에서 유지하면서 새로운 고급 게이트 드라이버 IP(지적 재산권)를 통해 MOSFET를 스위칭해야 합니다. 드레인 전하가 감소하면 고정된 드레인-소스 전압 강도를 유지하기 위해 턴오프 에너지가 증가합니다.

그림 17 여러 MOSFET 기술의 턴오프 에너지 손실.

이에 따라 TI는 더욱 낮은 RQ FoM MOSFET에도 불구하고 매우 빠른 스위칭이 가능한 게이트 드라이버 기술을 개발하였고, 이로 인해 MOSFET를 전기적으로 안전한 작동 영역에서 유지하면서 전하 및 전환 손실이 개선되었습니다. 그림 18과(와) 그림 19을(를) 비교하면 알 수 있듯 피크 전압 강도를 고정한 채로 유지하면서 턴오프 에너지 손실을 79% 가량 절감하는 것이 가능합니다. 그림 19과(와) 같이 일부 설계에서 이러한 감소를 통해 피크 효율성 지점에서 4%의 효율성 이득을 얻을 수 있습니다.

그림 18 낮은 드레인 전하와 턴오프 에너지를 가능케 하는 게이트 드라이버 IP의 비교.

그림 19 게이트 드라이버 IP가 시스템 효율성에 미치는 영향.

고급 게이트 드라이버 기술 외에도 토폴로지 혁신을 통해 전력 밀도를 개선시킬 수 있습니다. 그림 20은(는) 더욱 낮은 장치 전압 등급을 통한 장치 FoM 개선, 자기 필터 크기 축소 및 열 분산 개선을 포함한 중요 전력 밀도 개선이 가능한 FC4L(플라잉 커패시터 4레벨) 컨버터 토폴로지를 보여줍니다. 이러한 이점은 그림 21에 표시된 것과 같은 전력 밀도 개선으로 이어집니다. SiC를 사용하는 다른 토폴로지와 달리 TI 솔루션은 GaN의 이점과 고급 패키징 기술과 결합한 토폴로지 사용을 통해 엄청난 부피 감소를 제공합니다. TI의 FC4L GaN 솔루션은 최고의 전력 밀도를 제공합니다.

그림 20 GaN 스위치를 사용하는 플라잉 커패시터 4레벨 컨버터 토폴로지.

그림 21 토폴로지 및 스위치 유형의 전체적 부피.