ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 MasterGaN 전력 패키지를 위한 첫 번째 레퍼런스 디자인을 출시해, 새로운 고집적 디바이스로 전력 밀도 및 에너지 효율성을 높이면서 설계를 간소화하고 출시를 앞당기는 방안을 선보인다.

EVLMG1-250WLLC 레퍼런스 디자인은 250W 공진형 컨버터로, 100mm x 60mm인 보드 크기와 35mm의 최대 구성요소 높이로 구현되었다. 이 레퍼런스 디자인에 탑재된 MasterGaN1에는 하나의 하프-브리지 STDRIVE 게이트 드라이버가 포함돼 있으며, 이 드라이버는 매칭된 타이밍 매개변수, 150mΩ 온저항(Rds(on)), 최대 10A의 정격전류를 갖춘 두 개의 650V 정상-오프(Normally-Off) GaN 트랜지스터에 최적으로 연결돼 있다. 로직 입력은 3.3V ~ 15V 신호와 호환된다.

MasterGaN1은 최대 400W의 DC/AC 인버터, DC/DC 컨버터, AC/DC 전원공급장치의 공진형 컨버터나 액티브 클램프 플라이백(Active Clamp Flyback), 포워드 컨버터 및 브리지리스 토템폴(Bridgeless Totem-Pole) PFC(Power-Factor Correction) 등 고효율 소프트-스위칭 토폴로지에 적합하다.

1차측은 GaN 전력 트랜지스터의 고효율을 활용해 히트싱크 없이 동작이 가능하다. 또한 GaN의 탁월한 스위칭 성능은 일반 실리콘 MOSFET보다 더 높은 동작 주파수를 지원할 수 있어, 보다 소형의 마그네틱 부품과 커패시터 사용이 가능해 전력밀도를 높이면서 부품원가(BoM)를 절감해준다.

공칭 400V 공급전압용으로 설계된 EVLMG1-250WLLC는 24V/10A 출력을 제공하고, 최대 94% 이상의 효율을 달성한다. MasterGaN의 통합 안전기능을 통해 단락 회로와 과전류로부터 컨버터 출력을 보호한다. 브라운아웃(Brown-Out) 보호 기능과 입력전압 모니터링도 가능해 DC/DC 컨버터 어레이 내에서 시퀀싱을 수행하며, 저전압 조건에서 모터가 시동되지 않도록 한다.

ST의 MasterGaN 제품군은 9mm x 9mm의 로우-프로파일 GQFN 패키지로 하우징 돼 있으며, 대칭 및 비대칭 구성을 비롯해 핀 호환이 가능한 통합 하프-브리지 제품으로 구성되어 있다. 최대 정격 650V의 회로를 갖춘 이 패키지는 고전압 및 저전압 패드 사이의 연면거리가 2mm 이상이다. MasterGaN 모듈은 다양한 전력 등급으로 제공되므로 엔지니어는 하드웨어를 거의 변경하지 않고도 설계를 확장할 수 있다.

EVLMG1-250WLLC는 현재 st.com 및 유통업체를 통해 제공되고 있으며, 가격은 230달러이다.