[디지털데일리 김문기 기자] ST마이크로일렉트로닉스(대표 마르코 카시스)는 와이드 밴드갭(Wide-Bandgap) 기술로 전원공급장치 설계를 간소화해주는 차세대 통합 GaN(Gallium-Nitride) 브리지 디바이스인 MasterGaN1L 및 MasterGaN4L을 출시했다고 15일 발표했다.

ST 마스터GaN 제품군은 650V GaN HEMT(High Electron-Mobility Transistor)와 최적화된 게이트 드라이버, 시스템 보호 기능을 비롯해 시동 시 디바이스에 전원 공급을 지원하는 통합 부트스트랩 다이오드를 모두 내장하고 있다. 이러한 기능 통합으로 설계자는 GaN 트랜지스터의 복잡한 게이트 드라이브 요건을 해결한다. 또한, 소형의 전력 패키지에 하우징된 이 디바이스로 신뢰성 향상 및 부품원가(BOM) 절감은 물론, 회로 레이아웃을 간소화할 수 있다.

최신 디바이스는 하프 브리지 구성으로 연결된 두 개의 GaN HEMT가 포함돼 있다. 이러한 배열은 능동 클램프 플라이백(Active-Clamp Flyback), 능동 클램프 포워드(Active-Clamp Forward), 공진 컨버터 토폴로지 기반의 스위치 모드 전원공급장치, 어댑터 및 충전기를 구현하는 데 적합하다.

마스터GaN1L 및 MasterGaN4L은 각각 MasterGaN1 및 MasterGaN4 디바이스와 핀 호환된다. 이전 디바이스에 비해 새롭게 최적화된 턴온 지연을 갖춰 특히 공진 토폴로지의 경우 낮은 부하에서도 더 높은 주파수와 효율성으로 동작이 가능하다.

또한 히스테리시스(hysteresis) 및 풀 다운을 통해 3.3V ~ 15V에 이르는 입력 신호 전압을 지원하므로 마이크로컨트롤러, DSP, 홀 효과 센서(Hall-Effect Sensor)와 같은 제어 디바이스와 손쉽게 직접 연결한다. 설계자는 전용 셧다운 핀으로 시스템 전력소모를 줄이고, 인터로킹(Interlocking) 회로와 타이밍을 정확하게 매칭하는 두 개의 GaN HEMT를 통해 교차 전도 상황을 방지할 수 있다.

마스터GaN1L HEMT는 150mΩ RDS(on) 및 10A의 정격 전류를 제공하며, 최대 500W의 애플리케이션에 이용할 수 있다. 무부하 전력에서 불과 20mW만 소모하고 높은 변환 효율을 지원하기 때문에 설계자는 산업 분야에 필요한 대기 전력 및 평균 효율의 엄격한 요건을 충족할 수 있다는게 ST의 설명이다.

마스터GaN4L HEMT는 225mΩ RDS(on) 및 6.5A의 정격 전류로 최대 200W의 애플리케이션을 지원한다.

각 디바이스의 기능을 평가하게 해주는 EVLMG1LPBRDR1 및 EVLMG4LPWRBR1 데모 보드도 제공된다. 이 보드에는 LLC 애플리케이션에서 동작하도록 정교하게 조정된 GaN 기반 하프 브리지 전력 모듈이 있다.

두 디바이스 모두 현재 9x9x1mm GQFN 패키지로 생산 중이며, 가격은 MasterGaN1L의 경우 4.4달러, MasterGaN4L의 경우 3.78달러이다.