반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

오늘날 상용차의 추진력을 강화하는 에너지 효율적인 전기 충전 시스템과 보조 전원 시스템, 태양열 인버터, 반도체 변압기 및 기타 운송 및 산업용 애플리케이션은 모두 고전압 스위칭 전력 디바이스에 의존한다.마이크로컨트롤러, 혼합 신호, 아날로그 반도체 및 플래시-IP 솔루션 분야의 세계적인 리더인 마이크로칩테크놀로지(아시아 총괄 및 한국대표: 한병돈)는 이러한 수요를 충족하기 위해 고효율 및 고신뢰성 1700V 실리콘 카바이드 MOSFET 다이, 디스크리트 및 파워 모듈을 출시해 실리콘 카바이드 포트폴리오를 확장했다. 

마이크로칩의 1700V 실리콘 카바이드 기술은 기존 실리콘 IGBT의 새로운 대안이다. 이전까지 개발자는 실리콘 IGBT의 손실에 따른 스위칭 주파수 제한으로 인해 성능의 일부를 포기하면서 복잡한 토폴로지를 사용할 수밖에 없었다. 또한, 변압기로 인해 전력 전자 시스템의 크기와 무게가 비대해짐에 따라, 스위칭 주파수를 늘려 이를 절감해왔다.

새로운 실리콘 카바이드 제품군을 통해 개발자는 IGBT를 대체하여 부품 수를 줄이고, 효율성을 향상시키는 것은 물론 제어 방식을 간소화한 2-레벨 토폴로지를 사용할 수 있다. 이 밖에도 스위칭 제한 없이 전력 전환 장치의 크기 및 무게를 절감해 적은 시스템 비용으로 더 많은 충전소를 위한 공간과 유료 승객 및 화물을 위한 추가 공간을 확보하고, 고중량 차량, 전기 버스 및 기타 배터리 구동 상용차의 범위 및 동작 시간을 확장할 수 있는 이점이 있다. 

마이크로칩의 디스크리트 제품 부문 부사장인 레옹 그로스(Leon Gross)는 “운송 시스템 개발자는 차량 크기를 키우기 어려운 상황에서 더 많은 사람과 물품을 실어야 한다는 지속적인 요구를 충족시켜야 한다. 이를 달성하는 가장 좋은 방법이 바로 고전압 실리콘 카바이드 전력 디바이스를 활용해 크기 및 무게를 대폭 절감하고, 효율성을 제공하는 전력 전환 장치를 사용하는 것이다. 이는 운송뿐만 아니라 다른 여러 산업 애플리케이션에도 유사한 편익을 제공한다”고 말했다. 

해당 제품군은 게이트 산화물 안전성을 특징으로 하며 반복 UIS(R-UIS) 테스트를 10만 회 수행한 후에도 임계 전압에 변화가 없었다. 또한, R-UIS 테스트에서 우수한 애벌런치 견고성 및 파라미터 상의 안정성을 증명했고, 게이트 산화물 안정성으로 시스템 수명에 걸쳐 안정적인 동작을 보여줬다. 해당 바디 다이오드는 성능 저하가 없고, 실리콘 카바이드 MOSFET이 탑재되어 외부 다이오드가 필요하지 않다. 단락 회로 내구성은 IGBT와 비슷한 수준이며 유해한 전기 과도현상을 견딜 수 있다. 0°C~175°C의 접합 온도에서 보다 평평한 RDS(on) 곡선을 사용하므로 온도에 민감한 여타 실리콘 카바이드 MOSFET 대비 전력 시스템을 안정적으로 운영할 수 있다. 

마이크로칩은 표준 및 커스터마이징된 포맷으로 제공되는 AgileSwitch 디지털 프로그래머블 게이트 드라이버 제품군과 광범위한 디스크리트 및 파워 모듈 패키징을 통해 마이크로칩 기술 채택을 간소화한다. 이들 게이트 드라이버는 벤치탑에서 생산에 이르는 실리콘 카바이드 개발 과정을 가속화한다. 

마이크로칩의 다른 실리콘 카바이드 제품으로는 베어(bare) 다이 및 다양한 디스크리트 및 파워 모듈 패키지로 제공되는 MOSFET 제품군과 700V및 1200V쇼트키 배리어 다이오드가 있다. 마이크로칩은 인하우스 실리콘 카바이드 다이 생산을 낮은 인덕턴스 전력 패키징 및 디지털 프로그래머블 게이트 드라이버로 통합해 개발자로 하여금 크기가 작고 더욱 효율적이며 신뢰성이 높은 최종 제품을 개발할 수 있도록 돕는다. 

마이크로칩의 토탈 시스템 솔루션에는 마이크로컨트롤러(MCU), 아날로그 및 MCU 주변장치, 통신, 무선 및 보안 기술 포트폴리오도 포함된다.

마이크로칩의 MPLAB Mindi 아날로그 시뮬레이터와 호환 가능한 실리콘 카바이드 SPICE 시뮬레이션 모델은 시스템 개발자가 하드웨어를 디자인하기 전에 스위칭 성능을 시뮬레이션할 수 있도록 리소스를 제공한다. 인텔리전트 컨피규레이션 툴(ICT)은 마이크로칩의 AgileSwitch 디지털 프로그래머블 게이트 드라이브 제품군에 대한 효율적인 실리콘 카바이드 게이트 드라이버 설정을 모델링할 수 있도록 지원한다.