GaN 전력 반도체 전문업체인 트랜스폼이 전기 자동차(“EV”) 충전 애플리케이션을 위한 두 가지 새로운 레퍼런스 디자인을 출시했다.
300W 및 600W 정전류/정전압(Constant Current/Constant Voltage)(CC/CV) 배터리 충전기는 이 회사의 70 및 150밀리옴 SuperGaN® 소자를 사용해 경쟁력 있는 비용으로 높은 전력 밀도로 고효율 AC-DC 전원 전환을 제공한다.
레퍼런스 디자인은 인도와 중국에서 각각 연간 1400만 대 이상과 4500만 대 이상이 판매되는 2륜 및 3륜 EV용 충전기의 대량 생산을 가능하게 하기 위한 것이다. 레퍼런스 디자인은 고속 충전, LED 조도조절식 드라이버, 게임 콘솔 및 고성능 노트북을 포함한 다양한 응용 분야에도 사용할 수 있다.
“EV 시장에서 GaN의 채택은 빠르게 진전되고 있다. 이는 실리콘 카바이드 또는 실리콘과 같은 대체 옵션과 비교할 때 비용 효과적인 고수율 제조 공정을 갖춘 기술의 높은 전력 밀도에 의해 주도된다”라고 언급한 트랜스폼의 전 세계 영업 및 FAE 부문 부사장인 투샤르 다야구드(Tushar Dhayagude)는 “특히 당사의 SuperGaN 소자는 기존의 실리콘 솔루션에 비해 시스템 및 소자의 비용을 절감시켜주기 때문에 이륜차 및 삼륜차 부문에 유망한 솔루션이다. 일관된 고객 설계 요청에 근거해 온보드 또는 오프보드 충전기 제조업체가 차세대 차량의 성능과 전반적인 유용성을 높일 수 있는 GaN 기반 시스템으로 시장 진출 속도를 높이는 데 도움이 될 수 있는 레퍼런스 디자인을 출시하게 돼 매우 기쁘다”고 설명했다.
CC/CV
정전류/정전압(CC/CV) 리튬 이온 배터리 충전 방법은 충전 초기 단계에 정전류를 사용한 다음에 배터리가 설정된 충전 수준에 도달하는 나중의 충전 단계에서 정전압으로 전환합니다. 이렇게 하면 배터리가 과충전되지 않는다.
오픈 프레임 CC/CV AC-DC 배터리 충전기
300W 및 600W 레퍼런스 디자인은 널리 사용되는 역률 보정(PFC) 및 공진 LLC 위상에서 SuperGaN FET와 컨트롤러를 페어링하고, LLC는 넓은 배터리 범위(방전 충전에서 완전 충전까지)를 위해 특별히 설계됐다. 트랜스폼의 SuperGaN 플랫폼을 통해 전력 시스템 개발자는 PFC+LLC의 성능 잠재력을 극대화해 경쟁력 있는 비용으로 이러한 위상에서 가능한 최고의 효율을 제공할 수 있다.
레퍼런스 디자인은 순수 아날로그 컨트롤러와 펌웨어가 필요한 디지털 컨트롤러를 비교해 사용한다. 이 구성은 다음을 통해 더 쉬운 설계성과 단순화된 제품 개발과 같은 몇 가지 이점을 제공한다.
· 개발 리소스 요구사항 감소
· 개발 시간 단축
· 잠재적으로 복잡한 펌웨어 프로그래밍/유지보수의 필요성 제거
참고: 300W 레퍼런스 디자인에는 정격 출력 값보다 낮은 출력 전류 레벨을 요청하기 위한 추가적 PWM 입력 포트가 포함되어 있어 모든 배터리 화학물질에 대해 추가적 유연성을 가능하게 한다.
주요 기준은 다음과 같다,
(표의 내용은 pdf 참조. 다운로드: https://bit.ly/3T5r4zV)
레퍼런스 디자인은 아래의 예와 같은 차별화된 이점을 제공하는 것으로 알려진 트랜스폼의 SuperGaN FET를 활용한다.
· +/- 20V 게이트 임계값 및 4V 잡음 내성을 갖춘 업계 선도적 견고성.
· 장치 주변에 필요한 회로의 양을 줄임으로써 더 쉽게 설계할 수 있음.
· FET가 실리콘 장치에 공통적으로 사용되는 잘 알려진 기성 드라이버와 짝을 이룰 수 있으므로 주행성이 더 쉬움.
레퍼런스 디자인 접근
완전한 300W 및 600W CC/CV 배터리 충전기 레퍼런스 디자인은 현재 트랜스폼에서 제공한다. 다음 링크를 방문해 기술 문서, 설계 파일, 펌웨어 및 자재 명세서를 다운로드하면 된다.
· TDAIO-TPH-ON-CCCV-300W-RD: https://www.transphormusa.com/en/reference-design/tdaio-tph-on-cccv-300w-rd/
· TDAIO-TPH-MPS-CCCV-600W-RD: https://www.transphormusa.com/en/reference-design/tdaio-tph-mps-cccv-600w-rd/
위의 배터리 충전기의 디자인 정확성을 보장하기 위해 전력 시스템 개발자는 다음 설계 가이드도 검토해야 한다.
· LLC 출력 단계를 가진 전원 어댑터를 위한 정전류/정전압(CC/CV) 애플리케이션: https://www.transphormusa.com/en/document/design-guide-design-guide-11-constant-current-constant-voltage-application-for-llc/
설계 도구에 포함된 SuperGaN 장치에 대한 자세한 내용을 알려면, 다음 링크를 방문하면 된다.
· TP65H070G4PS
650 V, 72 mOhm GaN FET(TO-220 패키지에서)
https://www.transphormusa.com/en/product/tp65h070g4ps/
· TP65H150G4PS
650 V, 150 mOhm GaN FET(TO-220 패키지에서)
https://www.transphormusa.com/en/product/tp65h150g4ps/
