[GAN-4] LMG3100R017: 100V, 1.7 mΩ, 싱글 FET

 

LMG3100R017은 Texas Instruments(TI)의 100 V GaN(질화갈륨) FET + 게이트 드라이버 통합 파워 스테이지 제품군(LMG3100) 중 대전류 모델입니다. 이전에 소개한 LMG3100R044(4.4 mΩ / 46 A)의 형제 제품으로, 1.7 mΩ의 극저 도통 저항과 126 A 연속 전류를 지원하여 kW급 고전력 변환에 최적화되어 있습니다. 2개를 조합하면 외부 레벨 시프터 없이 하프 브리지가 완성되며, 48 V → 12 V 변환에서 98% 이상의 피크 효율을 달성하는 TI 레퍼런스 디자인이 다수 공개되어 있습니다.

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주요 사양

항목 LMG3100R017 (참고) LMG3100R044

드레인-소스 전압	100 V (연속), 120 V (펄스)	동일
최대 연속 전류	126 A	46 A
도통 저항 RDS(on)	1.7 mΩ	4.4 mΩ
역회복 전하 (Qrr)	0 (GaN 고유)	0
내장 기능	게이트 드라이버, 하이사이드 레벨 시프터, 부트스트랩, UVLO, 부트스트랩 전압 클램프	동일
입력 로직	3.3 V / 5 V TTL 호환	동일
구동 전압 (VCC)	5 V (단일 전원)	동일
패키지	VQFN 15핀 (6.5 mm × 4 mm × 0.89 mm)	동일
내부 구조	본딩 와이어 프리 플립칩	동일
양면 냉각	지원	지원

동일 패키지·동일 핀 배치이므로 PCB 변경 없이 R044와 교체 가능합니다. 전류 요구만 다른 플랫폼을 하나의 레이아웃으로 대응할 수 있는 것이 큰 장점입니다.

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주요 특징 및 추천 이유

1. 1.7 mΩ — 100 V GaN 싱글 FET 최저 수준의 도통 저항 126 A 연속 전류를 지원하는 1.7 mΩ의 극저 도통 저항은, 동일 100 V 급에서 실리콘 MOSFET은 물론 경쟁 GaN 제품 대비에서도 최상위 수준입니다. 전도 손실(I²×RDS(on))이 지배적인 대전류 변환기에서 효율 차이를 만들어냅니다.

2. kW급 대전력 레퍼런스 디자인 다수 공개 TI는 LMG3100R017을 활용한 다양한 고전력 레퍼런스 디자인을 제공합니다.

• 1.1 kW 48 V → 12 V 2상 벅 컨버터 — 피크 효율 약 98%, 엔터프라이즈 컴퓨팅용
• 2 kW 48 V → 12 V 4상 벅 컨버터 — 피크 효율 > 98%, 풀로드 97.5%, 엔터프라이즈 컴퓨팅용
• 3.6 kW 54 V 단상 AC-DC 정류기 — 올 GaN 토템폴 PFC, M-CRPS 규격
• 8 kW 고밀도 전원 — TCM PFC + 3상 LLC, 올 GaN 구성
• 36 V / 50 A 3상 BLDC 모터 드라이브 — 전동 공구용, 5~10셀 리튬이온 배터리 구동

이 레퍼런스 디자인들은 회로도, BOM, PCB 거버 파일이 모두 공개되어 있어 설계 시간을 크게 단축할 수 있습니다.

3. 게이트 드라이버 완전 통합 — GaN 진입 장벽 제거 GaN FET은 실리콘과 게이트 구동 요건이 달라 전용 드라이버가 필수이고, 게이트 전압 허용 범위도 좁아 과전압 보호가 중요합니다. LMG3100R017은 드라이버·레벨 시프터·부트스트랩·UVLO·부트스트랩 전압 클램프를 모두 내장하여, 실리콘 MOSFET을 다루듯 간편하게 GaN을 적용할 수 있습니다.

4. 역회복 전하 제로 + 초저 Ciss/Coss GaN 고유의 바디 다이오드 부재로 역회복 전하가 0이고, 입력·출력 커패시턴스가 실리콘 대비 약 60% 낮아 MHz급 고주파 스위칭에서 스위칭 손실과 게이트 구동 손실을 크게 줄입니다. 스위칭 주파수를 높이면 인덕터·캡 등 수동 소자를 소형화할 수 있어 전력 밀도가 향상됩니다.

5. 본딩 와이어 프리 + 양면 냉각 패키지 6.5 mm × 4 mm 패키지 내에서 드라이버와 GaN FET이 와이어 없는 플립칩으로 실장되어 공통 소스 인덕턴스(CSI)가 최소화됩니다. 상하 양면 냉각 구조로 열 방출이 용이하여, 126 A급 대전류에서도 열 설계 여유를 확보할 수 있습니다.

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TI 100 V GaN 제품군 비교

모델 구성 RDS(on) 최대 전류 패키지 용도

LMG3100R017	싱글 FET + 드라이버	1.7 mΩ	126 A	6.5×4 mm	kW급 대전류 변환
LMG3100R044	싱글 FET + 드라이버	4.4 mΩ	46 A	6.5×4 mm	중전류 변환
LMG2100R026	하프 브리지 + 드라이버	2.6 mΩ (각)	53 A	7.0×4.5 mm	하프 브리지 원칩

선택 가이드: 하프 브리지 토폴로지가 확정되고 전류가 50 A 이하이면 LMG2100R026이 가장 간편합니다. 50 A를 넘거나 풀 브리지·다상·비대칭 구성이 필요하면 LMG3100 시리즈를 2개 이상 조합하며, 이때 전류 요구에 따라 R017(대전류) 또는 R044(중전류)를 선택합니다.

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추천 적용 분야

• 48 V → 12 V 중간 버스 컨버터 (IBC) — 데이터센터·서버, 다상 구성으로 수 kW급
• 서버 전원 장치 (PSU) — 토템폴 PFC, LLC 2차측 동기 정류
• 48 V 배터리 백업 유닛 (BBU) — 양방향 벅-부스트, OCP V3 규격
• 통신 기지국 DC-DC 전원 — 5G/6G 기지국 고밀도·고효율 요구
• BLDC 모터 드라이브 — 전동 공구, 로봇, 이륜차 인버터 (36~50 A급)
• 태양광 마이크로 인버터 / 파워 옵티마이저
• 범용 고주파 벅 / 부스트 / 벅-부스트 컨버터 (수백 W ~ 수 kW)

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가격

유통사 단가

LCSC (소량)	약 $14.09
Mouser / DigiKey (소량)	약 15
TI 직판 (1,000개)	약 7 (예상)

R044($1.2~1.5)에 비해 상당히 높은 가격이지만, 1.7 mΩ / 126 A급 GaN + 드라이버 통합 제품이라는 점을 감안하면 합리적입니다. 별도 드라이버 IC·레벨 시프터·부트스트랩 회로·보호 소자를 제거할 수 있으므로, 전체 BOM과 PCB 면적 절감을 종합하면 실리콘 기반 대전류 솔루션 대비 경쟁력이 있습니다. 다만, 현재 TI 직판에서 재고가 제한적("Out of stock" 표시)인 점은 구매 시 확인이 필요합니다.

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정리

LMG3100R017은 TI 100 V GaN 파워 스테이지 제품군의 최대 전류 모델로, 1.7 mΩ 극저 도통 저항, 126 A 연속 전류, 게이트 드라이버·레벨 시프터·부트스트랩·보호 회로 완전 통합이 핵심 강점입니다. 역회복 전하 제로와 초저 커패시턴스를 활용한 MHz급 고주파 스위칭으로, 48 V 아키텍처 기반 kW급 전력 변환에서 98% 이상의 효율과 극한의 전력 밀도를 실현합니다. TI가 제공하는 1.1 kW ~ 8 kW 레퍼런스 디자인을 활용하면 설계 리스크를 최소화하면서 GaN의 성능 이점을 빠르게 적용할 수 있어, 데이터센터·서버·통신·모터 드라이브 등 대전류 고효율 전원 설계에 적극 추천합니다.

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