新しいゲート ドライバー IC スイートが SiC に取り組む

May 01, 2023

SiC ベースの MOSFET が電力業界で注目を集めているため、メーカーは MOSFET 用の効率的なパワー スイッチを提供するために 24 時間体制で取り組んでいます。 この記事では、パワー半導体業界で最近発表された最新のゲート ドライバー IC に焦点を当てます。

インフィニオンは、EiceDRIVERポートフォリオを拡張し、ゲートドライバの2EDiファミリを追加しています。 EiceDRIVER ポートフォリオは、ガルバニック絶縁されたゲート ドライバ IC にコアレス トランスを活用しており、新しい 2EDi ファミリもこれに続きます。 これらの IC は、Si MOSFET、SiC MOSFET、および GaN パワー スイッチを駆動するように設計されています。 同社によれば、この新しいファミリは、高性能 CoolMOS、CoolSiC、および OptiMOS MOSFET ハーフブリッジでの堅牢な動作を実現するように設計されています。

最新のデュアルチャネルガルバニック絶縁ゲートドライバは、スイッチモード電源 (SMPS) のアプリケーションをターゲットとしています。 インフィニオンによると、これらのデバイスはパフォーマンスを向上させ、一次側と二次側で制御されるハードおよびソフトスイッチングトポロジーでの動作を最適化します。 この製品は、高い伝播遅延精度と低いチャネル間不整合を備えているため、高速スイッチング電源システムで役立つ可能性があります。

これらの製品は、起動時間と 2 μs 以下の高速回復時間を備えた低電圧ロックアウト機能 (UVLO) を備えています。 コアレストランス技術により、この製品は高いコモンモード過渡耐性を備えています。 さらに、内蔵の出力クランプ回路により、特にゲート ドライバの電圧供給が UVLO スレッショルドを下回っている場合に、出力ノイズが除去されます。

リード付き DSO およびリードレス LGA パッケージでパッケージ化された製品は、低電圧アプリケーションで最大 36% のスペースを節約すると報告されています。 2EDi ファミリの新製品は、部品番号 2EDB8259F、2EDB7259Y、2EDB8259Y、および 2EDB9259Y で市販されています。

業界で最近リリースされたもう 1 つのゲート ドライバーは、Power Integrations が製造する IGBT/SiC モジュールの SCALE-iFlex LT NTC ファミリです。 インフィニオンのゲート ドライバと同様、SCALE-iFlex LT NTC ファミリは、SiC MOSFET アプリケーションでの使用に適したデュアルチャネル ゲート ドライバです。 この製品は、1200 V ～ 3300 V の範囲の IGBT 電圧クラスをサポートしているため、Mitsubishi LV100 や Infineon XHP 2 などの絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) モジュールとともに使用できます。

SCALE-iFlex LT NTC ゲート ドライバー IC ファミリは、モジュール適応ゲート (MAG) ドライバー (2SMLT0220D2C0C) と絶縁マスター コントロール (IMC) (2SILT1200T2A0C-33) で構成されています。 Power Integrations によると、IMC ユニットは最大 4 つの MAG の並列接続をサポートします。 単一の IMC ユニットからの MAG 間の並列接続により、スペースの節約に役立ちます。

この製品はアクティブ クランプ機能を備えており、コレクタ - エミッタ電圧が事前に定義されたしきい値を超えたときにパワー半導体が部分的にオンになることを保証します。 これにより、半導体の線形動作が維持されます。

このデバイスには、システム全体の可観測性のための温度読み出し機能が含まれています。 パワーモジュールの負の温度係数データを監視することにより、ゲートドライバはコンバータシステムの熱を正確に管理できます。 動作中、各 MAG は接続された電源モジュールの NTC 温度を感知します。 検出された信号は IMC に転送され、電気インターフェースを介して測定が行われます。

この製品は、基板のコンポーネントを保護するコンフォーマル コーティングも備えています。 コンフォーマルコーティングプロセスにより高い信頼性が実現され、製品は過酷な条件や汚染された環境での使用に適しています。

この電力まとめの締めくくりとして、三菱電機の新しいショットキー バリア ダイオード (SBD) 内蔵 SiC MOSFET モジュールを見てみましょう。

SiC ベースのデバイスは、鉄道システムにおける電力変換などの重用途向けに設計されています。 SiCデバイスは電力効率とエネルギー効率に優れているため、三菱は同製品の二酸化炭素排出量がシリコン製デバイスよりも低いと述べている。 SBDを内蔵したSiC-MOSFETにより、スイッチング損失を91%削減できるという。 これにより、鉄道や電力システムなどの大型産業機器のインバータシステムの高効率と信頼性を確保します。

このデバイスは、それぞれ 3.3 kV と 6.0 kVrm の定格電圧と絶縁電圧を備えています。 並列接続や多様なインバータ構成に対応する最適な端子配置を採用しています。 三菱は現在、SBD 内蔵 SiC MOSFET モジュールのサンプル出荷を行っています。