전력 효율

효율성은 고전력 솔루션을 설계할 때 가장 중요한 측정 기준입니다. TI는 개별 FET(전계 효과 트랜지스터)와 레귤레이터를 제공하지만, 많은 전원 설계에서는 FET를 컨트롤러와 통합하는 것이 중요합니다. 이전 설계에서는 수많은 금 와이어 본드(예: 그림 5 참조)에 의존하여 FET의 전기적 저항을 최소화했으며, 와이어 비용이 패키지의 칩 비용보다 많은 경우도 있었습니다. TI는 비용을 절감하고 전력 및 성능을 개선하기 위해 구리 와이어 본드와 호환되는 실리콘 기술을 개발했습니다.

전력 밀도가 증가함에 따라 TI는 고전류 패키지의 FET에서 낮은 저항을 유지하기 위해 그림 6에 표시된 것처럼 수직형 FET 기술과 구리 클립을 도입했습니다.

반도체 제조의 혁신으로 CMOS와 양극 트랜지스터 기술이 동일한 칩에 통합되었으며, 컨트롤러가 통합된 고성능 FET가 개발되었습니다. 낮은 전기 저항 및 고급 컨트롤러에 대한 요구를 충족하기 위해 TI는 그림 7에 표시된 것처럼 낮은 저항 구리 범프를 사용하여 PCB의 전원 회로를 칩에 긴밀하게 연결하는 HotRod™ 기술을 만들었습니다.

업계 표준 패키지 풋프린트가 필요한 설계자를 위해 TI의 향상된 HotRod QFN 패키지 기술은 그림 8에 표시된 것처럼 패키지 전체에서 신호를 라우팅할 수 있는 유연성을 제공하며, 매우 낮은 저항 연결을 유지하여 완제품에 효율적으로 전원을 공급할 수 있습니다.

전자 스타일러스와 같이 극도의 소형화를 요구하는 많은 애플리케이션이 있습니다. 그림 9와 그림 10에 표시된 것처럼 인덕터를 패키지에 통합하면 작은 크기 제약 조건을 해결하는 데 도움이 되므로 설계자는 이전에는 구현할 수 없었던 고효율 스위칭 레귤레이터를 구현할 수 있습니다. 소형화 외에도 TI의 MicroSiP™ 패키지(그림 9 및 그림 10에 표시)는 칩을 PCB 내의 더 두꺼운 구리 레이어에 긴밀하게 결합하여 모듈의 모든 열을 PCB로 보내도록 설계되었습니다.

또한 설계 엔지니어는 고효율 인덕터를 패키지에 직접 통합하면서 전력 밀도의 한계를 높이는 고전력 모듈이 필요합니다. TI의 새로운 전원 모듈은 TI의 새로운 독점 통합 자기 패키징인 MagPack™ 기술을 활용하여 전력 밀도와 효율성을 높이고 온도 및 복사 방출을 줄이는 동시에 보드 공간과 시스템 전력 손실을 최소화합니다. TPSM82866A 6A 스텝다운 컨버터(그림 11 및 그림 12에 표시)와 같은 MagPack 기술을 사용하는 모듈은 1mm²당 거의 1A의 전력 밀도를 가지고 있습니다.

GaN(질화 갈륨) 전력계는 전력 밀도가 높고 더 높은 전압에서 작동할 수 있어 배터리 충전 및 태양 에너지와 같은 시장에서 인기를 얻고 있습니다. 그림 13에 표시된 것처럼 향상된 HotRod 패키지 기술을 갖춘 TI의 100V LMG3100 GaN FET는 입력 전압에 가깝게 열 비아를 배치할 수 있으며, 전원 패드는 패키지의 전력 손실을 최적화합니다.

또 다른 GaN 기반 장치인 TI의 3상 DRV7308 GaN IPM(지능형 전원 모듈)은 업계 표준 QFN(쿼드 플랫 무연) 12mm x 12mm 패키지로 제공되어 경쟁사의 250W IPM보다 55% 작고 PCB 크기를 65% 줄입니다(그림 14 참조).