르네사스 일렉트로닉스가 최근 출시한 650V SuperGaN 소자는 업계 최초로 공핍형(d-모드) GaN 기술을 적용한 양방향 스위치이다. 이 제품은 단일 소자에서 양극 및 음극 전류를 모두 차단할 수 있으며, DC 차단 기능도 제공한다.
단일 스테이지 태양광 마이크로인버터, AI 데이터 센터, 전기차 충전기 등을 겨냥한 고전압 TP65B110HRU는 전력 변환기 설계를 획기적으로 간소화하고 기존의 백투백 FET 스위치를 저손실, 고속 스위칭, 구동 용이성을 갖춘 단일 소자로 대체해준다.
이 소자는 단일 GaN 제품에 양방향 차단 기능을 통합함으로써 더 적은 스위칭 소자를 사용하여 단일 스테이지에서 전력 변환을 구현한다. 일반적인 태양광 마이크로인버터는 고전압 Renesas SuperGaN® 양방향 소자 두 개만 필요로 하므로 중간 DC 링크 커패시터를 제거하고 스위치 개수를 절반으로 줄일 수 있다.
이 GaN 제품은 낮은 전하 축적량으로 빠른 스위칭 속도를 제공하여 더 높은 스위칭 주파수와 더 높은 전력 밀도를 가능하게 한다. 실제 단일 스테이지 태양광 마이크로인버터 구현에서, 새로운 GaN 아키텍처는 백투백 연결과 느린 실리콘 스위치를 제거하면서도 97.5% 이상의 전력 효율을 달성했다.
르네사스의 현장 검증된 650V SuperGaN 소자는 구동이 간편하고 내구성이 뛰어난 독자적인 normally-off 기술을 기반으로 한다. TP65B110HRU는 고전압 양방향 d-모드 GaN 칩과 높은 문턱 전압(3V), 높은 게이트 마진(±20V), 효율적인 역전도를 위한 내장 바디 다이오드를 갖춘 두 개의 저전압 실리콘 MOSFET을 함께 패키징한 제품이다.
향상 모드(e-모드) 양방향 GaN 소자와 비교할 때 르네사스의 양방향 GaN 스위치는 네거티브 게이트 바이어스가 필요 없는 표준 게이트 드라이버와 호환된다. 이에 따라 게이트 루프 설계를 더욱 간편하고 저렴하게 만들 수 있으며 성능 저하 없이 소프트 스위칭과 하드 스위칭 모두에서 빠르고 안정적인 스위칭이 가능해진다.
비엔나식 정류기와 같이 하드 스위칭이 필요한 전력 변환 토폴로지는 100V/ns 이상의 높은 dv/dt 성능과 최소한의 링잉, 온/오프 전환 시 짧은 지연 시간으로 이점을 얻을 수 있다. 르네사스의 GaN 소자는 높은 내구성, 고성능 및 사용 편의성을 갖춘 진정한 양방향 스위칭을 가능하게 한다.
