[GAN-2] LMG2100R026: 100V, 2.6 mΩ, 하프 브리지

 

LMG2100R026은 Texas Instruments(TI)에서 출시한 100 V GaN(질화갈륨) 하프 브리지 파워 스테이지입니다. 앞서 소개한 LMG3100R044가 GaN FET 1개 + 드라이버를 통합한 "싱글 FET" 제품이었다면, LMG2100R026은 GaN FET 2개(상측+하측) + 게이트 드라이버를 하나의 패키지에 모두 통합한 "완성형 하프 브리지"입니다. 7.0 mm × 4.5 mm 패키지 하나만으로 하프 브리지가 완성되므로, 설계가 한층 더 간단해집니다.

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주요 사양

항목 사양

제조사	Texas Instruments
부품 번호	LMG2100R026
소자 종류	GaN 하프 브리지 + 통합 게이트 드라이버
드레인-소스 전압 (VDS)	93 V (연속), 100 V (펄스)
최대 연속 전류	53 A
도통 저항 RDS(on) (각 FET)	2.6 mΩ
역회복 전하 (Qrr)	0 (GaN 고유 특성)
내장 FET 개수	2개 (상측 + 하측, 하프 브리지 배선)
내장 기능	하이사이드/로우사이드 게이트 드라이버, 레벨 시프터, 부트스트랩, UVLO, 과전압 클램프
구동 전압 (VCC)	4.75 V ~ 5.25 V
입력 로직 호환	3.3 V / 5 V TTL (VCC 무관)
최대 스위칭 주파수	최대 10 MHz (드라이버 한계)
전파 지연 불일치	< 10 ns (상·하측 간)
패키지	VQFN 18핀 (7.0 mm × 4.5 mm × 0.89 mm)
내부 구조	본딩 와이어 프리 플립칩
양면 냉각	지원
RoHS	준수, 무연

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LMG3100 vs LMG2100 — 어떤 차이인가?

항목 LMG3100 (싱글 FET) LMG2100 (하프 브리지)

내장 FET 수	1개	2개 (하프 브리지 완성)
하프 브리지 구성	2개 필요	1개로 완성
패키지 크기	6.5 × 4 mm	7.0 × 4.5 mm
데드타임 제어	외부에서 관리	내부 매칭 (< 10 ns 불일치)
유연성	벅/부스트/양방향 등 자유 배치	하프 브리지 전용
대표 제품	LMG3100R044 (4.4 mΩ, 46 A)	LMG2100R026 (2.6 mΩ, 53 A)

정리하면: 하프 브리지 토폴로지가 확정된 설계라면 LMG2100이 부품 수·면적·데드타임 최적화 면에서 유리하고, 풀 브리지나 비대칭 구성이 필요하면 LMG3100의 유연성이 더 적합합니다.

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주요 특징 및 추천 이유

1. 단일 패키지 하프 브리지 — 부품 수 최소화 GaN FET 2개 + 게이트 드라이버 + 레벨 시프터 + 부트스트랩이 모두 7.0 mm × 4.5 mm 패키지 하나에 들어 있습니다. LMG3100을 2개 쓸 때보다 PCB 면적이 더 줄고, 파워 루프 인덕턴스도 패키지 내부에서 최적화되어 있어 EMI 특성이 더 우수합니다.

2. < 10 ns 전파 지연 매칭 — 정밀 데드타임 제어 GaN 기반 하프 브리지에서 효율을 극대화하려면 데드타임을 최소화해야 합니다. LMG2100은 상측·하측 드라이버 간 전파 지연 불일치가 10 ns 미만으로 매칭되어 있어, 매우 짧은 데드타임 운전이 가능합니다. 이는 3사분면 전도 손실을 줄여 효율을 높입니다.

3. 독자적 부트스트랩 전압 클램프 TI 고유의 부트스트랩 전압 클램핑 기술로, 상측 GaN FET의 게이트 오버드라이브가 5.4 V를 넘지 않도록 자동 제한합니다. 이노멀리-오프 GaN FET의 게이트 파괴를 원천 방지하여 설계 안전성을 높입니다.

4. 역회복 전하 제로 + 2.6 mΩ 저저항 GaN 고유의 역회복 전하 = 0 특성으로 데드타임 손실이 없고, 상·하측 각 2.6 mΩ의 낮은 도통 저항으로 전도 손실도 최소화합니다. 48 V → 12 V 벅 컨버터에서 실리콘 대비 2~4%p 효율 향상을 기대할 수 있습니다.

5. 3.3 V / 5 V TTL 호환 입력 HI(상측)·LI(하측) 입력이 VCC 전압에 무관하게 3.3 V 및 5 V TTL 로직과 호환됩니다. 다양한 PWM 컨트롤러와 바로 연결할 수 있어 인터페이스 설계가 간편합니다.

6. 본딩 와이어 프리 + 양면 냉각 드라이버와 GaN FET이 와이어 없는 플립칩 구조로 실장되어 기생 인덕턴스가 극히 낮고, 패키지 상하 양면으로 열을 방출할 수 있어 고밀도 설계에서도 열 관리가 용이합니다.

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추천 적용 분야

• 48 V → 12 V 벅 컨버터 — 데이터센터 IBC (중간 버스 컨버터)
• 48 V 배터리 백업 유닛 (BBU) — 양방향 벅-부스트
• 서버 PSU — LLC 2차측 동기 정류
• 차량용 Class-H 오디오 부스트 컨버터 (TI 레퍼런스 디자인 제공)
• 통신 기지국 DC-DC 전원
• 모터 드라이브 / 인버터 — 서보, 로봇, 전동 공구
• 태양광 마이크로 인버터 / 파워 옵티마이저

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가격

유통사 단가

TI 직판 (1,000개)	약 $2.50 ~ $3.00
Mouser / DigiKey (소량)	약 $3.50 ~ $4.50

단일 패키지에 GaN FET 2개 + 드라이버가 모두 포함된 점을 고려하면, 별도 MOSFET 2개 + 드라이버 IC를 구매하는 것보다 총 BOM이 오히려 줄어들 수 있습니다. 특히 PCB 면적 절감과 조립 공정 단순화에 따른 간접 비용 절감 효과가 큽니다.

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정리

LMG2100R026은 TI의 100 V GaN 하프 브리지 완성형 파워 스테이지로, 상·하측 GaN FET 2개(각 2.6 mΩ) + 게이트 드라이버 + 레벨 시프터 + 부트스트랩 + 보호 회로를 7.0 mm × 4.5 mm 단일 패키지에 완전 통합한 것이 핵심 강점입니다. < 10 ns 전파 지연 매칭으로 정밀한 데드타임 제어가 가능하고, 역회복 전하 제로 + 저도통 저항으로 실리콘 대비 98% 이상의 변환 효율을 달성합니다. 하프 브리지 토폴로지가 확정된 48 V 전력 아키텍처 — 데이터센터 IBC, BBU, 통신 전원, 모터 드라이브 등 — 에서 최소 부품 수로 최고 효율을 실현하고자 하는 설계에 적극 추천합니다.

데이터시트: TI LMG2100R026 데이터시트 (PDF) 제품 페이지: TI LMG2100R026