パワー・オペアンプ

パワー・オペアンプとは、44Vを超える電源電圧で100mAを超える出力電流を供給するように設計されたオペアンプです。この高電圧、大電流に対応した能力により、産業用制御、計測機器、自動試験装置などのアプリケーションにおいて、低インピーダンス負荷やリアクティブ負荷を直接駆動することが可能になります。

パワー・アンプは、導通角によって分類されます。クラスAは360°の導通角を持ち、低効率ですが最高の直線性を実現します。クラスABは、直線性と効率のバランスが取れており、ほとんどの産業用途に適しています。クラスDのスイッチング・アンプは、パルス幅変調により90%を超える効率を実現する一方、クラスEおよびFのトポロジは、高効率のRF電力アプリケーションを対象としています。

GaNパワー・アンプは、シリコンLDMOSに比べて5～10倍の高い電力密度と、より高いブレークダウン電圧を提供します。GaN-on-SiC基板は、シリコンの3倍の熱伝導率を有しており、持続的な高出力動作を可能にします。5Wを超える出力電力や、100GHzまでの周波数帯では、GaNが最適な選択肢となります。

RFパワー・アンプの設計において重要な考慮事項としては、トランジスタの最適負荷へのインピーダンス整合、ジャンクション温度を安全範囲内に保つための温度管理、およびクラスABバイアスによる直線性と効率のトレードオフなどが挙げられます。高効率動作モードにおいて直線性を回復するために、デジタル・プリディストーション（DPD）が広く採用されています。

最近の進展には、Xバンドで70%を超える電力付加効率を実現したGaN MMICデバイス、5GマッシブMIMO向けに高いバックオフ効率を可能にするドハティ構成、そして単一のICで数桁にわたる帯域幅をカバーする広帯域GaN SSPAなどが含まれます。AIを活用したプリディストーションと、ダイヤモンド基板上のGaNが、次世代技術の最先端を切り拓いています。