업계 최소! 차재용 절연 소자 내장 게이트 드라이버 개발
EV, HEV용 인버터 회로의 소형화, 저소비전력화에 크게 기여


2012-05-14

<개요>

반도체 메이커 로옴 주식회사 (본사 : 교토)는 전기 자동차 (EV) 및 하이브리드 카 (HEV) 용 인버터에 탑재되는 IGBT 및 파워 MOSFET의 구동에 최적인 절연 소자 내장 게이트 드라이버 「BM6103FV-C」를 개발하였습니다. 본 제품은 로옴의 독자적인 BiCDMOS 기술과 신규 개발한 on chip 트랜스포머 프로세스 기술을 융합함으로써, 절연 소자를 내장한 게이트 드라이버로는 업계 최소의 소형 패키지를 실현하여 인버터 회로의 소형화에 기여합니다. 또한, 기존의 포토 커플러 방식에 비해 소비전력을 대폭 삭감할 수 있으며, EV 및 HEV에 필요한 모든 보호 기능 및 품질 요구에 대응하여, 인버터 시스템의 설계 부하도 경감할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 차세대 파워 반도체로 주목받는 SiC (실리콘 카바이드 : 탄화 규소)를 사용한 파워 MOSFET의 고속 스위칭에도 대응하여, 고효율과 저소비의 차세대 전기 자동차 실현에 크게 기여합니다. 생산 거점은 ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd. (태국)이며, 2012년 6월부터 샘플 (샘플 가격 : 1,000엔) 출하를 개시하고, 2012년 9월부터 월 1만개의 생산 체제로 양산을 개시할 예정입니다.

※5월 14일 현재 로옴 조사
 

<배경>

EV 및 HEV의 보급이 진행되고 있는 오늘날, 성능 향상을 한층 더 실현하기 위해 동력부인 인버터 회로의 소형화에 대한 요구가 높아지고 있습니다. 일반적으로 차재용 인버터 1기당 6개의 게이트 드라이버가 탑재되어 있으므로, 인버터 회로의 소형화를 위해서는 게이트 드라이버를 소형화할 필요성이 있습니다. 또한, 차재 특유의 가혹한 환경에서의 안전성 확보가 가능한 인버터 회로를 실현하기 위해서는 다양한 보호 기능이 필요할 뿐만 아니라, 운전자를 감전으로부터 보호하기 위해 절연 소자로서 포토 커플러 등의 외장 부품도 필요합니다. 이에 따라, 절연 소자를 내장한 소형 게이트 드라이버에 대한 요구가 높아지고 있습니다. 또한, 차세대 EV / HEV에 탑재가 기대되는 SiC 디바이스를 인버터 회로에 사용할 경우, 고속 스위칭 성능에 따라 발생되는 노이즈에 대한 대책도 중요시되고 있습니다.
 


 

<신제품의 상세 내용>

로옴은 독자적인 미세 가공 기술을 응용하여 on chip 트랜스포머 프로세스를 개발함으로써, 소형화 실현과 동시에 절연 소자를 내장한 게이트 드라이버의 개발에 성공하였습니다. 외장 부품이 불필요하며, 소형 패키지를 채용함에 따라, 기존품에 비해 실장 면적을 약 50% 삭감할 수 있습니다. 또한, 차재 인버터 회로에 필요한 보호 기능을 모두 탑재함으로써 인버터의 소형화뿐만 아니라, 설계 부하의 경감에도 크게 기여합니다. 또한, 인버터 회로에 SiC 디바이스, 모듈을 탑재할 경우 발생되는 노이즈에 대한 대책으로, 업계 최첨단을 자랑하는 로옴의 SiC 디바이스, 모듈과 조합하여 개발함으로써, 최적의 회로 설계를 실현할 수 있습니다. 업계에서 유일하게 SiC에 대응하는 절연 소자 내장 게이트 드라이버입니다.


 

로옴은 SiC를 비롯한 파워 디바이스 사업을 성장 전략의 한 항목으로 내세우고 있으며, 2012년 3월에는 세계 최초로 "Full SiC" 파워 모듈의 양산을 개시하였습니다. 앞으로도 SiC의 특성을 최대화할 수 있는 게이트 드라이버를 개발함과 동시에, SiC-IPM (인텔리전트 파워 모듈) 등의 개발을 추진하여, SiC 관련 제품의 라인업 확충을 위해 더욱 노력할 것입니다.
 

<특징>

1) 로옴의 독자적인 코어레스 트랜스 기술로 2,500Vrms 절연 소자 내장
2) 소형 패키지
  기존품 대비 실장 면적을 50% 이상 삭감한 SSOP-B20W (6.5mm×8.1mm, H=Max 2.01mm)

3) 모든 보호 기능 탑재로 안전 설계 실현
  미러 클램프 기능, fault 출력 기능, 저전압 시 오동작 방지 기능, 온도 보호 기능, 단락 보호 기능,
  단락 보호 시 소프트 turn-off 기능과 같은 차재 인버터 회로에 필요한 보호 기능을 모두 탑재하였습니다.


≪주요 사양≫ 

주요 사양

 

4) SiC의 고속 스위칭에 대응
  업계에서 유일하게 SiC 디바이스 회로에도 대응합니다. 로옴의 SiC 800V, 400A 출력까지의 안정 구동 확인을 완료하였습니다. SiC의 고속 스위칭에 대응

<용어 설명>

  1. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor의 약자)
    절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터. 게이트에 MOSFET를 내장한 바이폴라 트랜지스터.
  2. MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor의 약자)
    금속-산화물-반도체 전계 효과 트랜지스터를 뜻하며, FET 중 가장 일반적으로 사용되는 구조. 스위칭 소자로서 사용됨.
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