반도체 전문 온라인 매거진 - 올포칩

로옴은 에어컨이나 백색가전, FA 기기 등 AC 전원을 탑재하는 가전 및 산업기기용으로 730V 내압 MOSFET 내장 AC/DC 컨버터 IC 「BM2P06xMF-Z 시리즈 (BM2P060MF-Z, BM2P061MF-Z, BM2P063MF-Z)」를 개발했다. 

본 제품은 로옴의 저손실 파워 반도체 (Super Junction MOSFET : 이하 SJ-MOSFET)와 제어 회로 등을 1패키지에 집적한 IC로, 교류 85V~264V · 출력전력 45W까지의 AC/DC 컨버터 개발을 용이하게 한다. 면실장 패키지 채용으로 기존에는 어려웠던 기판에 대한 자동 실장이 가능하고, 독자적인 제어 회로를 통해 대기 시의 손실원이 되는 감전 대책용 방전 저항기를 사용하지 않고도 안전 규격 「IEC 62368」에 준거한다. 또한, 독자적인 낮은 대기전력 제어 기술을 구사함으로써, 대기전력을 극적으로 저감했다. 최대 전원전압 (VCC) 60V까지 동작 가능하여 강압 외장 전원 회로도 필요하지 않다. 동등한 성능을 지닌 일반품 대비, 자동 실장 대응을 통해 공장에서의 실장 비용 삭감에 기여함과 동시에, 90% 이상의 대기전력 삭감, 전원 회로 부품 4개 삭감이 가능하여 저전력화 및 고신뢰화에 기여한다.

본 제품은 2021년 7월부터 샘플 (샘플 가격 500엔 / 개, 세금 불포함) 출하를 실시하고 있으며, 2022년 1월부터 월 20만개의 생산 체제로 양산을 개시할 예정이다. 신제품과 평가 보드 「BM2P060MF-EVK-001」은 온라인 판매를 시작했고, Chip 1 Stop, CoreStaff 등 온라인 부품 유통 사이트에서 구입이 가능하다. 앞으로도 로옴은 풍부한 파워 반도체와 고도의 아날로그 제어 IC 개발뿐만 아니라, 어플리케이션에 따라 최적의 솔루션을 제공함으로써, 시스템의 전전력화 및 최적화에 기여해 나갈 것이다. 

최근 가전 및 산업기기의 AC/DC 컨버터에서는, 전 세계의 교류 전압에 대응할 수 있도록 교류 85V~264V에 대응하고, 전원 전체로서 저전력 규격 「Energy Star」 및 안전 규격 「IEC 62368」에 대응하는 등, 국제적인 시점에서의 전원 시스템 구축이 요구되고 있다. 그중에서 AC/DC 컨버터 IC에는 이러한 요구에 대응함과 동시에, 공장에서의 실장 비용을 삭감하기 위해 패키지의 면실장화도 요구되고 있다. 그러나, 실제로는 손실과 발열이 큰 DMOSFET나 Planar MOSFET가 여전히 AC/DC 컨버터 IC에 널리 내장되고 있어, 면실장 패키지 제품으로 수십W 수준의 출력에 대응하는 것은 어려웠다. 

로옴은 이러한 과제를 해결하기 위해, 자사의 저손실 SJ-MOSFET와 최적화된 제어 회로를 소형 면실장 패키지에 내장한 45W 출력전력의 신제품을 개발했다. 

1. 45W까지 대응 가능한 면실장 패키지 제품으로, 공장에서의 실장 비용 삭감에 기여

저손실 (저 ON 저항)의 730V 내압 SJ-MOSFET 및 기동 회로, 최적화된 제어 회로를 소형 · 고방열 면실장 패키지 (SOP20A)에 내장했다. 입력전압 교류 85V~264V 대응의 면실장 패키지 제품으로, 기존에는 어려웠던 45W 출력 (24V×1.875A=45W 등)까지의 대전력에 대응하고, 삽입 패키지의 일반품에서는 불가능했던 자동 실장이 가능하여, 공장에서의 실장 비용 삭감에 크게 기여한다. 

2. 대기 시의 소비전력을 일반품 대비 90% 이상 삭감 가능

로옴의 고내압 프로세스 기술과 아날로그 설계 기술을 구사한 제어 회로 (X 콘덴서 방전 기능)를 통해 손실원이기는 하지만 감전 대책에 필수적으로 필요했던 방전 저항기를 사용하지 않아도, 안전 규격 「IEC 62368」의 안전 요구를 만족할 수 있다. 또한, 독자적인 낮은 대기전력 제어 기술 (파워 반도체의 스위칭 횟수와 절연 트랜스에 흐르는 전류의 최적 제어)을 통해 어플리케이션 스탠바이 시의 IC 소비전력을 한층 더 저감하여 시스템의 대기전력을 일반품 대비 90% 이상 삭감한 17mW (AC230V, 출력전력 0W 시)까지 억제하는 데 성공했다. 

또한, 절연 트랜스 부품의 이음 (異音)을 억제하는 소음 저감 모드도 탑재하고 있다. 대기전력을 저감하고자 하는 경우에는 소음 저감 모드를 OFF, 절연 트랜스 부품의 이음을 억제하고자 하는 경우나 대책을 위한 공수를 삭감하고자 하는 경우에는 소음 저감 모드를 ON하여 조정할 수 있어, 용도에 따라 최적의 전원 시스템을 제공한다. 

3. 전원 회로 부품수 4개 삭감과 파워 반도체의 고장 리스크 저감으로, 전원의 고신뢰화에 기여

본 제품은 폭넓은 VCC 전원전압 범위 11V~60V에서 동작 가능하다. 최대 전원전압이 일반품의 2배에 해당하는 60V로, 외부 노이즈 및 서지 전압에 대해 높은 신뢰성을 자랑한다. 또한, 일반품에서 필요한 강압 외장 전원 회로 부품 4개도 삭감할 수 있다. 

내장 파워 반도체에 서지 전압에 강한 SJ-MOSFET (파괴 내량의 지표가 되는 avalanche 내량이 일반품에 내장되는 DMOSFET 및 Planar MOSFET 대비 30배 이상 높다)를 채용함으로써, 파워 반도체의 고장 리스크도 저감하여, 전원 시스템의 고신뢰화에 기여한다. 

＜어플리케이션 예＞

◇ 에어컨 및 백색가전, 모니터, 드라이어 등 각종 가전

◇ 인버터 및 AC 서보, 라우터, OA 기기 등의 각종 산업기기

    가전 · 산업기기에서 45W 출력까지의 모든 AC/DC 컨버터에 채용 가능하다.