Infineon Technologies / ソリューション（GaNオーディオアンプ）
CoolGaN™が切り拓く、オーディオの新境地
ハイエンド・車載オーディオは、音楽の感動を余すことなく届けるために、高音質と高効率の両立が常に求められてきました。
近年、その要求に応えるデバイスとして注目されているのが、GaN（窒化ガリウム）パワーデバイスです。
インフィニオンの CoolGaN™ テクノロジーは、低オン抵抗と高速スイッチング特性を特長とし、従来のSi MOSFETでは制約となっていた損失やノイズの課題を大きく改善します。
これにより、小型化・省電力化・ノイズ低減に加え、高いスイッチング周波数を活かした設計自由度の向上が可能となります。
GaN HEMTデバイスは、Si MOSFETと比較してスイッチング損失、ゲート駆動特性、実装サイズの面で優位性を持ち、オーディオ用途においては、高音質化と省スペース設計の両立に大きく寄与します。
| 性能 | Si-MOSFET | GaN HEMT |
| バンドギャップ | 約1.1 eV | 約3.4 eV |
| スイッチング速度 | 標準 | 非常に高速 |
| 損失 | 標準 | 低 |
| サイズ | 標準 | 小型化可能 |
| 高周波適性 | 数百kHz程度 | 数MHz駆動可能 |
関連記事：パワー半導体(HEMT：GaN)
実装と技術課題
検討・設計のフェーズではいろいろな技術課題が出てきます。
高音質を維持しながら省電力化したい
ノイズの少ないアンプ設計に悩んでいる
GaN HEMTの活用方法がわからない
車載向けで小型・高効率なアンプを探している
GaNの駆動方法をさらに知りたい
こういった技術課題に対してソリューションをご用意しています。
製品概要と技術特長
CoolGaN™の特長
- ● 高速スイッチングによる低ノイズ・高効率
- ● 小型・軽量化が可能
- ● 高出力でも発熱が少なく、放熱設計が容易
全体的にパッケージサイズが小型化しておりパッケージ内部の寄生インダクタンスがさらに小さくなる利点があります。
基板上レイアウトもより省面積かつ小さなループが可能になります。
Class-Dアンプとの親和性
- ● THD+Nの低減
- ● 高いスイッチング周波数により広帯域化
100-175V耐圧 D級アンプSW段向けGaNポートフォリオ
| 品名 | IGC033S10S1* |
IGB070S10S1 |
IGB110S10S1* |
IGC090S18S1 |
| 電圧クラス | 100V | 100V | 100V | 175V |
| パッケージ | 3×5 mm PQFN DSC |
3×3 mm PQFN DSC |
3×3 mm PQFN DSC |
3×5 mm PQFN DSC |
| RthJC(bottom) typ. | 1.8 K/W | 3.7 K/W | 5.6 K/W | 1.9 K/W |
| RDS(ON) typ. | 2.4 mΩ | 5 mΩ | 9.4 mΩ | 6.7 mΩ |
| QG typ. | 11 nC | 6.1 nC | 3.4 nC | 8.5 nC |
| QOSS typ. | 44 nC | 25 nC | 14 nC | 60 nC |
| CISS typ. | 1200 pF | 500 pF | 300 pF | 800 pF |
| COSS typ. | 540 pF | 260 pF | 140 pF | 420 pF |
*車載グレード品あり
上記以外のポートフォリオはこちら
GaNデバイス車載グレード品のリリース
「IGB110S10S1」および「IGC033S10S1」については、車載用電子部品の信頼性規格「AEC-Q101」に準拠した100V耐圧の車載グレード品として、それぞれ「IGB110S10S1Q」および「IGC033S10S1Q」が新たにリリースされました。
今後も車載向けGaNソリューションのポートフォリオ拡充を継続する方針であり、HV GaNトランジスタや双方向GaNスイッチを含むAEC-Q101準拠品のサンプル提供もすでに開始しています。
活用例
評価ボードを用いた検証プロセス
インフィニオン社のClass Dオーディオ評価ボード「REF_AUDIO_GANB_750W」はCoolGaN™ 100Vトランジスタを採用し、ヒートシンクなしで最大375W×2ch（2Ω負荷時）の出力を実現します。
GaNデバイスの高速スイッチング特性を活かし、スイッチング周波数を1MHzに最適化しています。
これにより、出力フィルタ部品の小型化、スイッチングノイズの効率的な除去、高域オーディオ特性の改善を同時に達成します。さらに短絡保護、過電流保護、過熱保護、減電圧保護などの機能も備えています。
こちらの評価ボードをお使いいただくことで特性評価、音質評価、温度上昇試験などの検証環境を迅速に構築でき試作検討期間の短縮ができます。
- コントローラ / ドライブ：IRS20957 + 1EDN7116U
- パワーステージ：IGB110S10S1
- 実装面積 (Class-D core)：1160 mm²
- THD+N：0.003% @1W, 2Ω
- SNR：120 dB
- 残留ノイズ：30 μV
- 周波数帯域：86 kHz
- PWM 周波数：1 MHz
- ヒートシンク：不要
- 出力電力：375W ×2 @2Ω
実際の音質を試聴された方から
・評価ボードの段階で非常に素晴らしい
・音質磨き抜かれたアナログアンプの音がする
・ボーカルの解像度が優れている
といったお声をいただいています。
応用分野とターゲット
ハイエンドオーディオ
その結果、音場の見通しやS/N、低域の制動感が一段と向上します。
また、GaNはQrrゼロ・低Cossでリンギングを抑えつつスイッチング速度を高められるため、高効率と低ノイズを両立できます。
車載オーディオ（OEM向け）
GaNを中核に、電源・制御・ドライバ・機能安全まで一体設計で、高効率・高密度・低ノイズの車載オーディオ電源／パワーステージをご提案します。
ポータブル・ワイヤレススピーカー
GaNを採用したClass‑Dアンプであれば、アイドル損失とスイッチング損失を同時に削減し、フィルタも小型化できるため、長時間再生と小型筐体を両立できます。
パワーアンプオーディオデモ
デモの詳細につきましては、お問い合わせフォームよりお気軽にご連絡ください。
ご要望やご検討内容をお伺いしたうえで、実機デモをご案内いたします。
担当者の訪問対応も可能です。