SiC-MOSFET 성능 최대화, 산업기기 저전력ㆍ소형화 기여

로옴(ROHM)이 대전력(고전압×대전류)을 취급하는 인버터 및 서보 등의 산업기기에서 채용이 추진되고 있는 SiC-MOSFET 구동용 AC/DC 컨버터 제어 IC ‘BD7682FJLB’를 개발했다.

이 제품을 사용함으로써, 기존에는 디스크리트 부품 구성으로 인해 부품수가 많은 ‘SiC-MOSFET 탑재 AC/DC 컨버터’를 용이하게 실현할 수 있다. 이에 따라, 저전력화, 소형화가 요구되는 AC/DC 컨버터 시장에 새로운 가치를 제공, SiC 파워 반도체의 보급이 가속화되고 있는 사회의 저전력화, 소형화에 기여한다.

또, 일반적인 Si-MOSFET 탑재의 AC/DC 컨버터에 비해, 최대 6% 전력의 고효율화를 실현해, 방열용 부품을 삭감하는 등 극적인 저전력화, 소형화가 가능하다(50W 수준의 전원 시). 일반적인 산업기기에서 사용되는 AC 400 V 뿐만 아니라, SiCMOSFET의 특징을 더욱 활용할 수 있는 고전압 AC 690 V로도 동작 가능한 보호 기능을 다수 탑재, 모든 산업기기의 신뢰성 향상에 기여한다.

이 제품은 8월부터 샘플 출하를 개시할 예정이다. 로옴은 AC/DC 컨버터 제어 IC와 SiC-MOSFET를 1패키지화에 집적한 IC의 개발을 추진하고 있다.

최근 모든 분야에서 저전력에 대한 의식이 높아지고 있으며, 고전압을 취급하는 산업기계 애플리케이션에 있어서도 저전력을 실현하고, 고전압에 대응 가능한 파워 반도체 및 전원 IC의 채용이 추진되고 있다. 그중에서도 기존의 Si 파워 반도체에 비해, 한층 더 고전압에 대응하고, 소형화 및 저전력화 실현이 가능한 SiC 파워 반도체에 대한 기대가 높아지고 있다. 한편, AC/DC 컨버터는 SiC-MOSFET의 성능을 최대화할 수 있는 제어 IC가 존재하지 않아, 고전압으로 전력 인프라가 불안정한 지역에서의 사용 및, 소형화, 저전력화에 큰 과제가 있다. 로옴은 이러한 과제를 해결하기 위해 최첨단 SiC 파워 반도체의 성능을 최대화할 수 있는 AC/DC 컨버터 제어 IC를 개발했다.

저전력화
로옴의 새 제품은 SiC-MOSFET의 성능을 최대화해 극적인 저전력화에 기여한다.
IC의 아날로그 설계 기술과 SiC 파워 반도체 개발 노하우의 융합을 통해 설계된 SiCMOSFET 구동에 최적인 게이트 드라이브 회로를 탑재하고 있다. 또한, 기존의 PWM 방식에 비해 낮은 노이즈로 전력의 고효율화가 가능한 의사공진 방식을 채용했다. 이에 따라, AC/DC 컨버터에 채용되는 SiCMOSFET의 능력을 최대화할 수 있어, 극적인 저전력화에 기여한다.

소형화
SiC-MOSFET의 구동이 가능해 극적인 소형화에 기여한다. AC/DC 컨버터로 SiC-MOSFET의 구동이 가능해, 기존의 Si-MOSFET에서는 필수였던 방열용 부품(히트싱크)이 필요없어 AC/DC 컨버터의 소형화, 경량화에 기여한다. 또한, 이 신제품의 스위칭 주파수는 120 kHz 동작이지만, 향후 한층 더 고주파화될 예정이다.

고전압 보호 기능
이 제품에는 고전압 AC 690 V로도 동작 가능한 보호 기능 다수가 탑재돼 있다. 일반적인 산업기기에 사용되는 AC 400 V 뿐만 아니라, AC 690 V의 AC/DC 컨버터로도 동작 가능한 보호 회로를 형성해 모든 산업기기에 대응한다. 또한, 전원전압 단자의 과전압 보호 및 입력전압 단자의 브라운 인/아웃(저전압 입력 동작 금지 기능), 과전류 보호, 2차측 전압 과전압 보호 등, 연속 구동이 요구되는 산업기기의 전원에 필요한 다양한 보호 기능을 탑재해, 신뢰성 향상에 기여한다. 뿐만 아니라, AC/DC 컨버터에 중요한 절연용 외장 부품인 트랜스의 선정 자유도를 높이기 위한 보호회로도 탑재하고 있다.
고내압 영역에서 SiC-MOSFET는 Si-MOSFET에 비해 ‘스위칭 손실ㆍ도통 손실이 적다’‘대전류에 대응 가능하다’‘온도 변화에 강하다’ 등의 이점이 있다. 이러한 이점을 통해 AC/DC 컨버터 및 DC/DC 컨버터 등에 채용될 경우, 전력 변환의 고효율화, 방열용 부품의 소형화, 고주파 동작에 의한 코일 소형화 등, 저전력화 및 부품수 삭감, 실장 면적 삭감을 실현한다.
 

AEM_Automotive Electronics Magazine