高耐圧もGaNで、IRジャパンが600VのGaN電源モジュールを展示：TECHNO-FRONTIER 2012 電源設計

IRジャパンは、GaNパワー半導体を高耐圧の領域にも広げる。これまで30V品を製品化してきたが、今後、汎用電源に利用する600V品の開発を進める。

[畑陽一郎，EE Times Japan]

GaNパワー素子を多用

　インターナショナル・レクティファイアー・ジャパン（IRジャパン）は、GaN（窒化ガリウム）パワー半導体を用いた「AC/DC GaNpowerIR電源デモ・ボード」を、「TECHNO-FRONTIER 2012（テクノフロンティア2012）」（2012年7月11〜13日、東京ビッグサイト）に出品した（図1、図2）。耐圧が600Vと高い汎用電源である。

　「当社では2年前から耐圧600VのGaNスイッチング素子を試作しており、今回初めて公開した。今後は特定のユーザー企業から使いにくいところの指摘を受け、改善していく」（同社）。なお、サンプル出荷時期は未定だ。

図1　耐圧600VのGaNパワー半導体を用いた汎用電源ボード

図2　電源ボードの回路構成　4つの回路ブロック全てにGaNパワー素子を適用した。例えばPFCではGaNのスイッチとダイオードを用い、1次側ではハイサイドとローサイドにそれぞれ1個、GaNスイッチを利用した。2次側には4個の同期整流用のGaNスイッチを使っている。

　電源ボードに用いたGaNパワー半導体はHEMT（High Electron Mobility Transistor）である。HEMTはノーマリーオンであるため、Si MOSFETをカスコード接続し、GaN HEMTと1パッケージにまとめた（図3）。「ユーザーがノーマリーオン特有の回路構成を工夫する必要はない」という。

図3　GaNカスコードスイッチの構成と特徴　GaNスイッチのソース側にSi MOSFETを接続したカスコード構成を採った。

　同社はこれまでGaNパワー半導体は低耐圧の領域に向くと説明しており、耐圧30V以下のGaNパワー半導体の出荷を既に開始している。なお、GaNパワー半導体を用いた電源は、低負荷の領域でSiと比較して効率が有利になる（図4）。

図4　GaNパワー半導体とSiパワー半導体の比較　定格負荷ではGaNパワー半導体が、Siパワー半導体よりも3％効率が高い。低負荷（10％負荷）の場合は17％高効率である。

＜変更履歴＞記事の掲載当初、図4で、「定格負荷ではSiパワー半導体との差が出にくいが、低負荷の場合の効率ではGaNが有利である」としていましたが、これを「定格負荷ではGaNパワー半導体が、Siパワー半導体よりも3％効率が高い。低負荷（10％負荷）の場合は17％高効率である」と変更いたしました。上記記事は既に変更済みです。