[GAN-3] LMG3100R044 : 100V, 4.4 mΩ, 싱글 FET

 

LMG3100R044는 Texas Instruments(TI)에서 출시한 100 V GaN(질화갈륨) FET + 게이트 드라이버 통합 파워 스테이지입니다. 4.4 mΩ의 GaN FET과 고주파 게이트 드라이버, 하이사이드 레벨 시프터, 부트스트랩 회로가 모두 하나의 패키지(6.5 mm × 4 mm)에 통합되어 있어, 2개를 조합하면 외부 레벨 시프터 없이 하프 브리지를 완성할 수 있습니다. 실리콘 MOSFET으로는 달성하기 어려운 98% 이상의 변환 효율과 MHz급 고주파 스위칭을 가능하게 하는 차세대 전력 소자입니다.

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주요 사양

항목 사양

제조사	Texas Instruments
부품 번호	LMG3100R044
소자 종류	GaN FET + 통합 게이트 드라이버
드레인-소스 전압 (VDS)	100 V (연속), 120 V (펄스)
최대 연속 전류	46 A
도통 저항 RDS(on)	4.4 mΩ
역회복 전하 (Qrr)	0 (GaN 고유 특성, 바디 다이오드 없음)
내장 기능	게이트 드라이버, 하이사이드 레벨 시프터, 부트스트랩
구동 전압 (VCC)	5 V (단일 전원)
패키지	VQFN 15핀 (6.5 mm × 4 mm × 0.89 mm)
내부 구조	본딩 와이어 없는 플립칩 (기생 인덕턴스 최소화)
양면 냉각	지원 (Dual-side cooling)
RoHS	준수, 무연

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LMG3100 제품군 비교

모델 RDS(on) 최대 전류 용도

LMG3100R017	1.7 mΩ	126 A	대전류 (48 V → 12 V IBC 등)
LMG3100R044	4.4 mΩ	46 A	중전류 (벅/부스트/벅-부스트)

동일 패키지·동일 핀 배치이므로, 전류 요구에 따라 선택하면 됩니다.

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주요 특징 및 추천 이유

1. GaN의 핵심 장점 — 역회복 전하 제로 GaN FET은 실리콘 MOSFET과 달리 바디 다이오드가 없어 역회복 전하(Qrr)가 0입니다. 하프 브리지 데드타임 중 발생하는 역회복 손실이 완전히 사라지므로, 고주파 동기 정류 시 스위칭 손실을 획기적으로 줄입니다.

2. 게이트 드라이버 완전 통합 — 설계 극간소화 GaN FET은 게이트 구동 요건이 실리콘과 다르기 때문에 전용 드라이버가 필수인데, LMG3100은 이를 패키지 내부에 통합했습니다. 하이사이드 레벨 시프터와 부트스트랩까지 내장되어 있어, 2개를 조합하면 외부 드라이버 IC 없이 하프 브리지를 구성할 수 있습니다. 5 V 단일 전원으로 구동됩니다.

3. 본딩 와이어 없는 플립칩 — 최소 기생 인덕턴스 드라이버와 GaN FET이 완전 본딩 와이어 프리 플랫폼에 실장되어, 공통 소스 인덕턴스(CSI)가 극히 낮습니다. 이는 MHz급 고주파 스위칭 시 전압 스파이크와 EMI를 크게 줄이고, 게이트 구동 안정성을 높입니다.

4. 실리콘 대비 압도적 효율 향상 TI 레퍼런스 디자인 기준, 48 V → 12 V 벅 컨버터에서 실리콘 MOSFET 설계가 94~96% 효율인 것에 비해 LMG3100 기반 설계는 98% 이상의 피크 효율을 달성합니다. 출력 커패시턴스(Coss)가 실리콘 대비 약 60% 낮고, 게이트 구동 손실도 약 50% 감소한 결과입니다.

5. 양면 냉각 지원 패키지 상하 양면으로 열을 방출할 수 있어 열 설계가 유연합니다. 방열판, 강제 공냉, PCB 비아 등 다양한 냉각 방식을 조합하여 고밀도 설계에서도 열 문제를 해결할 수 있습니다.

6. 초소형 패키지로 높은 전력 밀도 6.5 mm × 4 mm × 0.89 mm 패키지에 FET과 드라이버가 모두 들어 있어, 동급 실리콘 하프 브리지 솔루션(MOSFET 2개 + 드라이버 IC) 대비 PCB 면적을 대폭 줄일 수 있습니다.

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추천 적용 분야

• 48 V → 12 V 중간 버스 컨버터 (IBC) — 데이터센터·서버용
• 48 V 배터리 백업 유닛 (BBU) — 양방향 벅-부스트
• 서버 전원 장치 (PSU) — LLC 2차측 동기 정류
• 통신 기지국 전원 — 고효율·고밀도 DC-DC
• 태양광 마이크로 인버터 / 파워 옵티마이저
• 모터 드라이브 — 로봇, 전동 공구, 이륜차 인버터
• 범용 고주파 벅 / 부스트 / 벅-부스트 컨버터

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왜 100 V GaN인가?

48 V 전력 아키텍처가 데이터센터와 통신 장비에서 급속히 확산되면서, 80~100 V급 전력 소자 수요가 크게 늘고 있습니다. 기존 실리콘 MOSFET은 이 전압 영역에서 게이트 구동 손실과 오버랩 손실이 커지는 한계가 있는 반면, GaN은 다음과 같은 고유 장점으로 이를 극복합니다.

• 역회복 전하 = 0 → 데드타임 손실 제거
• 낮은 Ciss/Coss → MHz급 스위칭 가능 → 수동 소자(인덕터, 캡) 소형화
• 높은 전자 이동도 → 같은 다이 면적에서 더 낮은 RDS(on)

LMG3100R044는 이러한 GaN의 장점을 드라이버 통합으로 쉽게 쓸 수 있도록 만든 제품입니다.

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가격

유통사 단가 (1,000개 기준)

TI 직판	약 $1.23 ~ $1.30
Mouser / DigiKey	약 $1.50 ~ $2.00 (소량)

100 V GaN + 드라이버 통합 제품치고는 매우 공격적인 가격입니다. 별도 드라이버 IC, 부트스트랩 회로, 레벨 시프터를 제거할 수 있으므로, 총 BOM 비용은 실리콘 솔루션과 비슷하거나 오히려 낮아질 수 있습니다.

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정리

LMG3100R044는 TI의 100 V GaN FET + 게이트 드라이버 통합 파워 스테이지로, 역회복 전하 제로, 4.4 mΩ 도통 저항, 46 A 연속 전류, 드라이버·레벨 시프터·부트스트랩 완전 내장이 핵심 강점입니다. 2개를 조합하면 외부 드라이버 없이 하프 브리지가 완성되며, 실리콘 대비 98% 이상의 변환 효율과 MHz급 고주파 스위칭을 달성할 수 있습니다. 48 V 전력 아키텍처가 확산되는 데이터센터·서버·통신·재생에너지 분야에서 차세대 고효율·고밀도 전원 설계의 핵심 부품으로 적극 추천합니다.

데이터시트: TI LMG3100R017/R044 데이터시트 (PDF) 제품 페이지: TI LMG3100R044