세계 최초 SiC 구동용 AC/DC 컨버터 제어 IC 개발
SiC-MOSFET의 성능을 최대화하여, 산업기기의 저전력화, 소형화에 기여

2015년 3월 26일

※2015년 3월 26일 현재 로옴 조사

<개요>

BD7682FJ-LB 패키지 SOP-J8 로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 대전력 (고전압×대전류)을 취급하는 인버터 및 서보 등의 산업기기에서 채용이 추진되고 있는 SiC-MOSFET 구동용 AC/DC 컨버터 제어 IC 「BD7682FJ-LB」를 개발하였습니다.
본 제품을 사용함으로써, 기존에는 디스크리트 부품 구성으로 인해 부품수가 많은 「SiC-MOSFET 탑재 AC/DC 컨버터」를 용이하게 실현할 수 있습니다. 이에 따라, 저전력화, 소형화가 요구되는 AC/DC 컨버터 시장에 새로운 가치를 제공하여, SiC 파워 반도체의 보급이 가속화되고 있는 사회의 저전력화, 소형화에 기여합니다.
또한, 일반적인 Si-MOSFET 탑재의 AC/DC 컨버터에 비해, 최대 6% 전력의 고효율화를 실현하여, 방열용 부품을 삭감하는 등 극적인 저전력화, 소형화가 가능합니다. (50W 수준의 전원 시)
일반적인 산업기기에서 사용되는 AC400V뿐만 아니라, SiC-MOSFET의 특징을 더욱 활용할 수 있는 고전압 AC690V로도 동작 가능한 보호 기능을 다수 탑재하여, 모든 산업기기의 신뢰성 향상에도 기여합니다.
본 제품은 8월부터 샘플 출하를 개시할 예정입니다. 또한, AC/DC 컨버터 제어 IC와 SiC-MOSFET를 1패키지에 집적한 IC의 개발을 추진하고 있으며, 앞으로도 업계를 선두하여 제품화해 나갈 예정입니다.

<배경>

오늘날, 모든 분야에서 저전력에 대한 의식이 높아지고 있으며, 고전압을 취급하는 산업기기계 어플리케이션에 있어서도 저전력을 실현하고, 고전압에 대응 가능한 파워 반도체 및 전원 IC의 채용이 추진되고 있습니다. 그중에서도 기존의 Si 파워 반도체에 비해, 한층 더 고전압에 대응하고, 소형화 및 저전력화 실현이 가능한 SiC 파워 반도체에 대한 기대가 높아지고 있습니다.
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 있었습니다.
로옴은 이러한 과제를 해결하기 위해 최첨단 SiC 파워 반도체의 성능을 최대화할 수 있는 AC/DC 컨버터 제어 IC를 개발하였습니다.

<신제품 특징>

  1. SiC-MOSFET의 성능을 최대화하여, 극적인 저전력화에 기여
    본 제품은 IC의 아날로그 설계 기술과 SiC 파워 반도체 개발 노하우의 융합을 통해 설계된 SiC-MOSFET 구동에 최적인 게이트 드라이브 회로를 탑재하고 있습니다. 또한, 기존의 PWM 방식에 비해 low noise로 전력의 고효율화가 가능한 의사공진 방식을 채용하였습니다.
    이에 따라, AC/DC 컨버터에 채용되는 SiC-MOSFET의 능력을 최대화할 수 있어, 극적인 저전력화에 기여합니다.
  2. SiC-MOSFET의 구동이 가능하여, 극적인 소형화에 기여
    AC/DC 컨버터로 SiC-MOSFET의 구동이 가능하여, 기존의 Si-MOSFET에서는 필수였던 방열용 부품 (히트싱크)이 필요없으므로 AC/DC 컨버터의 소형화, 경량화에 기여합니다. 또한, 이번 신제품의 스위칭 주파수는 120kHz 동작이지만, 앞으로 한층 더 고주파화를 생각하고 있습니다.
  3. 고전압 AC690V로도 동작 가능한 보호 기능 다수 탑재
    일반적인 산업기기에 사용되는 AC400V뿐만 아니라, AC690V의 AC/DC 컨버터로도 동작 가능한 보호 회로를 형성하여 모든 산업기기에 대응합니다. 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 탑재하여, 신뢰성 향상에 기여합니다. 뿐만 아니라, AC/DC 컨버터에 중요한 절연용 외장 부품인 트랜스의 선정 자유도를 높이기 위한 보호회로도 탑재하고 있습니다.

<SiC-MOSFET 채용 메리트>

AC/DC 컨버터에서의 Si vs SiC 효율 비교

고내압 영역에서 SiC-MOSFET는 Si-MOSFET에 비해 「스위칭 손실 ㆍ 도통 손실이 적다」「대전류에 대응 가능하다」「온도 변화에 강하다」 등의 이점이 있습니다. 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 실현합니다.

<용어 설명>

  • SiC (실리콘 카바이드)
    Si (실리콘)과 C (카본)의 화합물 반도체.
    Si 반도체의 한계를 뛰어넘는 성능을 실현할 수 있는 파워 반도체로서 기대를 모으고 있다.
  • AC/DC 컨버터
    전원의 일종인 교류 (AC)에서 직류 (DC)로 전압을 변환한다.
    일반적으로 콘센트에는 교류가 흐르며, 전자기기는 직류로 동작하므로, 콘센트에 연결하는 전자기기에 필요한 부품이다.
  • MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
    반도체 부품의 기본인 트랜지스터의 일종.
    외부로부터 전압을 인가함으로써 디바이스 ON / OFF, 또는 전류의 흐름을 제어할 수 있는 스위칭 디바이스이다.
  • 파워 반도체
    용도에 따른 전압 및 전류로 변환하기 위해 사용하는 반도체로, 그 성능이 시스템 및 기기의 전력 효율로 직결된다.
    고내압 ㆍ 대전류 취급이 요구된다.

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