【채용 사례】KIKUSUI 전자공업 주식회사 20kW 쌍방향 대용량 직류 전원

로옴의 SiC MOSFET로 하이파워 쌍방향 전원의 소형 · 고효율 · 고신뢰화에 기여.

KIKUSUI 전자공업 주식회사 20kW 쌍방향 대용량 직류 전원

채용 스토리 (제품 개발 배경)

탄소 중립 시대를 실현하기 위해 EV (전기자동차), PHV (플러그인 하이브리드), FCV (연료 전지 자동차) 등의 개발 현장에서는 인버터 및 모터 등의 시험용 장치로서 대용량의 쌍방향 전원기기가 요구되고 있습니다. KIKUSUI 전자공업 주식회사는 이와 같은 시장 과제에 대응하여 3U 사이즈의 20kW 쌍방향 대용량 직류 전원을 개발하였습니다. 기존과 동등한 사이즈의 제품으로는 8kW가 최대 전력이었지만, 유저로부터는 「20kW 및 쌍방향 동작이 가능한 전원」이 요구되어, 개발에 큰 어려움이 있었습니다. 특히 동등 사이즈로 이러한 요구를 실현하기 위해서는 전력 밀도를 2배 이상으로 높여야 하므로, 기존의 회로 방식을 개선함으로써 전력의 고밀도화를 추진할 필요가 있었습니다. KIKUSUI 전자공업 주식회사는, 일반적으로는 정류 브릿지와 승압 초퍼 방식의 PFC를 사용하는 1차측 회로에 있어서 고효율화와 쌍방향 동작 (회생 동작)을 가능하게 하기 위해, 3개의 arm으로 구성되는 3상 인버터 회로를 채용하였습니다.

채용 스토리 (SiC MOSFET 채용 배경)

당초 3상 인버터에는, 고내압 & 낮은 ON 저항의 IGBT의 채용을 예정하고 있었습니다. 그러나, 초크 코일의 에너지를 피드백하기 위해 다이오드를 내장한 IGBT를 사용하였지만, 역회복 시간 (trr)이 늦어짐에 따라 순간적인 관통 전류의 발생으로 이어져, 효율 악화로 인한 소자 발열 및 서지 상태의 노이즈가 발생한다는 문제에 직면하였습니다. 그중에서도 소자 발열은 전기적 특성 악화뿐만 아니라, 소자 파괴로도 이어지기 때문에 제품의 안전성에도 영향을 미치는 위험한 문제였습니다. 또한, 다이오드를 내장하지 않은 IGBT에 외장 FRD나 SiC 다이오드 등을 사용하는 방식도 검토했지만, 회로 사이즈가 커지게 되어 스페이스 상의 과제가 있었습니다. 최종적으로는 로옴의 SiC MOSFET를 사용함으로써 상기와 같은 문제를 해결할 수 있어, 평가를 거쳐 채용에 이르게 되었습니다.

<고객 코멘트> 

・KIKUSUI 전자공업 주식회사 개발 책임자

다양한 검토를 통해 이러한 문제점을 해결할 수 있는 최선책은 로옴의 SiC MOSFET라는 결론에 도달하였습니다. 고내압으로 고속 역회복 특성, 낮은 ON 저항의 조건을 만족하면서, 패키지 열 저항도 낮고 일본 국내 반도체 메이커의 신뢰도와 신속한 서포트 등 종합적인 평가를 통해 채용을 결정하였습니다. 결과적으로, 고효율화와 고신뢰성을 실현하는 3U 20kW의 쌍방향 대용량 직류 전원을 개발할 수 있었다고 해도 과언이 아닙니다.

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