ルネサス、産業用IoTデバイス向けソリューションを発売

 

ルネサス エレクトロニクス株式会社は、自動車データエコシステム、産業インフラ、およびIoTデバイス向けの高効率電力供給を拡張するために設計された、500Wの窒化ガリウム（GaN）ベース半波整流LLC（HWLLC）ソリューションを開発しました。このアーキテクチャは100Wから500Wまで拡張可能であり、高速充電器、電動工具、医療機器における従来のサイズ制限や熱管理の課題を解決します。

電力密度向上のための統合コントローラ・アーキテクチャ
このHWLLCソリューションは、電源コンポーネントのデジタルサプライチェーンを最適化するために設計された4つの専用集積回路（IC）を核としています。主要コンポーネントであるRRW11011は、HWLLCとインターリーブ方式の力率改善（PFC）を統合したコンボコントローラです。この統合により、PFC段で位相シフト制御を採用してリップル電流を打ち消し、電流バランスを維持しながら磁気部品やフィルタの必要サイズを削減しています。

500Wへの拡張をサポートするために、本エコシステムにはRRW40120ハーフブリッジGaNゲートドライバとRRW43110インテリジェント同期整流コントローラが含まれています。これらのコンポーネントは、高耐圧D-mode GaNと低耐圧Si MOSFETを接続したカスコード構造を採用するSuperGaN^® D-modeプラットフォームを活用しています。この構成はしきい値電圧が高いため、GaN固有の高速スイッチングと低スイッチング損失の利点を享受しつつ、標準的なシリコンゲートドライバでの動作を可能にします。

USB Power Deliveryにおける性能ベンチマーク
本技術の主な用途の一つは、240W USB Power Delivery (PD) Extended Power Range (EPR) リファレンスデザインです。新たに開発されたRRW30120 USB PDコントローラを組み込むことで、5Vから48Vの広い出力電圧範囲をサポートします。この240Wソリューションの技術評価では、96.5%のピーク効率と3W/cm³の電力密度を実証しました。

HWLLCトポロジは、トランスの巻線数と総部品点数を最小限に抑えることで、標準的なLLC共振コンバータと比較して設計の複雑さを軽減します。この部品構成（BOM）の削減により、異なる電力定格やフォームファクタ間での設計再利用が容易になります。さらに、このアーキテクチャはゼロスタンバイパワー（ZSP）技術を取り入れており、無負荷時の消費電力を極限まで抑え、外部電源に関する厳格な世界的エネルギー効率規格を遵守しています。

技術的なユースケースと業界への導入
HWLLCベースのAC/DCトポロジへの移行により、従来は専用の大型ハードウェアを必要としていた電源アダプタの小型化が可能になります。

ルネサスのGaNビジネス部門担当ヴァイスプレジデントであるRohan Samsi氏によれば、これら4つのコントローラICの戦略的開発は、高密度電力変換のための信頼性の高い設計サポートを提供しつつ、熱特性の改善とノイズ低減をターゲットとしています。

評価と提供状況
RRW11011、RRW40120、RRW43110、RRW30120を含むハードウェアスイートは、評価ボードEBC10293とともに提供されます。このボードは240W USB PD EPR設計のリファレンスとして機能し、PFC、AC/DC変換、およびPD制御を単一のフットプリントに統合したことを検証するものです。これらのコンポーネントは、「300W照明電源プラットフォーム」などの「ウィニング・コンビネーション」プラットフォームにも採用されており、設計リスクを低減し、市場投入までの時間を短縮するための検証済みデザインを提供しています。

Evgeny Churilovによって編集された、Induportalsメディア-AIによって適応されました。

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