ROHMs neuer Hochgeschwindigkeits-Gate-Treiber-IC: Maximierung der Leistung von GaN-Bauelementen

Branchenweit führende* Gate-Ansteuerung im Nanosekundenbereich ermöglicht weitere Energieeinsparungen und Miniaturisierung in LiDAR-Anwendungen und Rechenzentren

Willich-Münchheide, 08. November 2023 – ROHM hat mit dem BD2311NVX-LB einen Gate-Treiber-IC entwickelt, der für GaN-Bauelemente optimiert ist. Der IC ermöglicht die Gate-Ansteuerung im Nanosekundenbereich (ns) und ist damit ideal für Hochgeschwindigkeits-GaN-Schaltungen geeignet. Möglich wurde dies durch ein tiefes Verständnis der GaN-Technologie und die kontinuierliche Weiterentwicklung der Gate-Treiber-Performance. Das Ergebnis ist ein schnelles Schalten mit einer minimalen Gate-Eingangspulsbreite von 1,25 ns. Dies trägt zu kleineren, energieeffizienteren und leistungsfähigeren Anwendungen bei. (Bild 1) Da die Anzahl der IoT-Geräte weiter zunimmt, sind die Verbesserung des Wirkungsgrads bei der Energieumwandlung und die Verkleinerung der Stromversorgungen in Serversystemen zu wichtigen Faktoren geworden. Dies erfordert weitere Fortschritte im Bereich der Leistungsbauelemente. Gleichzeitig benötigt LiDAR, das nicht nur für das autonome Fahren, sondern auch für die Überwachung von Industrieanlagen und sozialer Infrastruktur eingesetzt wird, gepulstes Laserlicht mit hoher Geschwindigkeit, um die Erkennungsgenauigkeit weiter zu erhöhen. Diese Art von Anwendungen erfordern den Einsatz von Hochgeschwindigkeits-Schaltbauelementen. Deshalb entwickelte ROHM zusammen mit der Einführung von GaN-Bauelementen einen Hochgeschwindigkeits-Gate-Treiber-IC, der die GaN-Leistung maximiert. Auch in Zukunft wird ROHM kleinere WLCSP-Produkte auf den Markt bringen, um eine weitere Miniaturisierung zu unterstützen. Da GaN-Bauelemente empfindlich auf Überspannungen am Gate-Eingang reagieren, hat ROHM eine einzigartige Methode zur Unterdrückung von Gate-Überspannungen entwickelt und in die neuen Treiber implementiert. Das optimale GaN-Bauelement kann üblicherweise durch Anpassung des Gate-Widerstandes an die Anforderungen der Anwendung ausgewählt werden. Unter dem Namen EcoGaN™ bietet ROHM eine Reihe von GaN-Bauelementen an, die in Kombination mit Gate-Treiber-ICs, die ihre Leistung maximieren, einen höheren Wirkungsgrad erreichen. Der Gate-Treiber BD2311NVX-LB mit seiner einzigartigen Funktion zur Unterdrückung von Gate-Überspannungen vereinfacht das Design und erhöht die Zuverlässigkeit der Anwendung, wenn er zusammen mit ROHMs EcoGaN™-Produkten verwendet wird. (Bild 2 + 3) Professor Yue-Ming Hsin, Fachbereich für Elektrotechnik, Nationale Zentraluniversität, Taiwan „Von GaN-Bauelementen wird erwartet, dass sie im Hochfrequenzbereich leistungsfähiger sind als Silizium. In Leistungsschaltungsanwendungen wie DC/DC- und AC/DC-Wandlern sowie in LiDAR-Anwendungen kann die Leistungsfähigkeit von GaN-Bauelementen zu kleineren, energieeffizienteren und leistungsfähigeren Anwendungen beitragen. Um die Leistungsfähigkeit von GaN-Bauelementen zu demonstrieren, werden Gate-Treiber-ICs benötigt, die schnelles Schalten ermöglichen und gleichzeitig die niedrige Ansteuerspannung von GaN-HEMTs berücksichtigen. Aus diesem Grund haben wir uns an ROHM gewandt. Ziel ist es, die Leistung von GaN-Bauelementen durch die Entwicklung einer optimierten Gate-Treiber-Technologie zu maximieren. Professor Yu-Chen Liu (National Taipei University of Technology) und Professor Chin Hsia (Chang Gung University), die gemeinsam an diesem Projekt arbeiten, haben den Treiber-IC von ROHM, den BD2311NVX, getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass der BD2311NVX im Vergleich zu anderen Treiber-ICs eine kürzere Anstiegszeit und geringere Schwingungen bei einer Schaltfrequenz von 1 MHz für Aufwärtswandler aufweist. Die verkürzte Anstiegszeit dieses Treiber-ICs hilft, die Schaltverluste zu minimieren – ein Vorteil von GaN. Wir freuen uns auf die GaN-Lösungen von ROHM, die ihre Stärken in analogen Technologien für Stromversorgungen und Treiber haben.“ Anwendungsbeispiele für LiDAR (Bild 4) Produktspektrum (Bild 5) Anwendungsbeispiele • LiDAR-Ansteuerungsschaltungen (z. B. Industrieausrüstung, Infrastrukturüberwachung) • DC/DC-Wandler-Schaltungen in Rechenzentren, Basisstationen etc. • Kabelloses Laden für tragbare Geräte • Audioverstärker der Klasse D und mehr (Bild 6) Informationen zum Online-Verkauf Verfügbarkeit: Seit September 2023 Online-Distributoren: Farnell, DigiKey und Mouser Die Produkte werden auch von anderen Online-Distributoren angeboten. Bauteilnummer: BD2311NVX-LB Referenzdesigns LiDAR-Referenzdesigns, die diese neuen Produkte zusammen mit ROHMs 150-V-EcoGaN™ und Hochleistungs-Laserdioden enthalten, sind jetzt auf der Website von ROHM verfügbar. Mit Hilfe dieser Designs lässt sich der Entwicklungsaufwand reduzieren. (Bild 7) Bauteilnummern der Referenzdesigns: REFLD002-1 (Rechteck-Schaltung), REFLD002-2 (Resonanz-Schaltung) https://www.rohm.com/reference-designs/refld002 EcoGaNTM EcoGaNTM bezieht sich auf ROHMs neue Produktreihe von GaN-Bauelementen, die den niedrigen Einschaltwiderstand weiter verringern und die Hochgeschwindigkeits-Schaltcharakteristik von GaN maximieren. Auf diese Weise tragen sie zur Energieeinsparung und Miniaturisierung bei. Das Ziel: die Stromaufnahme einer Anwendung zu senken, Peripheriekomponenten zu miniaturisieren und den Designaufwand sowie die Anzahl der benötigten Teile zu reduzieren. *EcoGaNTM ist ein Warenzeichen oder eingetragenes Warenzeichen von ROHM Co., Ltd. Professor Yue-Ming Hsin Dr. Hsin wurde 1965 in Tainan, Taiwan, geboren. Er hat einen BS von der National Central University, einen MS von der National Chiao Tung University und einen PhD von der University of California, San Diego (Elektrotechnik). Derzeit ist er Professor am Fachbereich Elektrotechnik der National Central University (NCU) in Taiwan. Darüber hinaus ist er Redakteur bei Applied Physics Express (APEX) und beim Japanese Journal of Applied Physics (JJAP). Seine Forschungsinteressen umfassen die Entwicklung von Bauelementen und Schaltungen auf der Basis von Heterostrukturen und Wide-Bandgap-Halbleitern. Berufliche Laufbahn 1997: Mitarbeit bei ANADIGICS, Inc. in Warren, NJ (jetzt Coherent Corp.). Entwicklung von GaAs-MOSFETs und pHEMTs für die kabellose und faseroptische Kommunikation. 1998: Wechsel an die Fakultät für Elektrotechnik an der National Central University. 2004-05: Gastwissenschaftler an der Universität von Illinois in Urbana Champaign. 2016-17: Gastprofessor an der Universität von Kalifornien, Los Angeles (UCLA). 2019-22: Direktor des Zentrums für optische Forschung an der National Central University (NCU). Weitere Informationen gibt es auf der Website von ROHM https://www.rohm.com/news-detail?news-title=2023-11-08_news_gate-driver&defaultGroupId=false *ROHM Studie vom 08. November 2023

Über ROHM Semiconductor ROHM Semiconductor, ein weltweit aktives Unternehmen, das per 31. März 2023 einen Umsatz von 507,8 Milliarden Yen (3,9 Milliarden US Dollar) erwirtschaftete und über 23.700 Mitarbeiter beschäftigt, entwickelt und produziert eine umfangreiche Produktpalette, die von SiC-Dioden und MOSFETs, analogen ICs wie Gate-Treibern und Power-Management-ICs über Leistungstransistoren und Dioden bis hin zu passiven Bauelementen reicht. Die Produktion erfolgt in modernsten Fertigungsstätten in Japan, Deutschland, Korea, Malaysia, Thailand, den Philippinen und China. ROHM Semiconductor Europe mit seiner Zentrale nahe Düsseldorf betreut die EMEA-Region (Europe, Middle East, Africa). Für weitere Informationen besuchen Sie bitte www.rohm.de