SiCドライブアプリケーション向けにプログラム可能な出力を提供する、新しい絶縁型DC/DCコンバータ

2024/04/05
A worker monitors a robotic arm welding metal components in an industrial setting
ワイドバンドギャップ（WBG）テクノロジーが今後も存続することに疑いの余地はありません。炭化ケイ素（SiC）および窒化ガリウム（GaN）トランジスタは、幅広く産業用、民生用、その他の電源アプリケーションにおいて急速に好まれる選択肢になっています。

目次

SiC とGaNはシリコンのような成熟した技術ではないため、メーカーが世代を重ね性能を向上させるにつれて、規格も変化を続けています。例えば、第1世代、第2世代、および第3世代のSiCデバイスがさまざまなメーカーから市販されており、世代ごとにデバイスのオンとオフに必要な電圧の組み合わせが異なります。

これはゲートドライバとゲートドライバへの電力供給に使用される絶縁型DC/DCコンバータの両方にとって問題になります。これらのDC/DCコンバータは通常、絶縁のために内部トランスを使用します。トランスは固定比率で設計されており、使用されるゲートドライバに適切なバイアス電圧を供給します。

その結果、一つのSiCデバイスに+15Vと-8Vのオン・オフ電圧を供給するために一つのDC/DCコンバータが必要で、別のSiCデバイスに+15Vと-3Vの電圧を供給するためには異なるコンバータが必要です。両方の組み合わせが標準製品として利用可能であれば問題はありませんが、新しいDC/DCコンバータの設計が必要な場合、スケジュールに影響が出る可能性があり、安全性の再認証が必要になることもあります。生産量が少なくなることで、単価が上昇する可能性もあります。

R24C2T25はSiCの選定と評価を簡略化

RECOM’s R24C2T25 series with USPs listed
RECOMのR24C2T25 2W絶縁型DC/DCコンバータは、WBGゲートドライブバイアス電源の設計を簡素化します（出典：RECOM）
RECOMの新製品により、高価で時間のかかる設計変更をせずに、複数のタイプのSiCパワートランジスタを評価し、使用することができます。R24C2T25絶縁型DC/DCコンバータは、IGBT、Si、SiC、GaNカスコードゲートドライブに適した対称安定化出力を提供します。出力は外部抵抗ネットワークを使用してプログラム可能です。

一方の出力は+2.5～+22.5VDCの間で、もう一方の出力は-2.5～-22.5VDCの間で設定でき、全体の正負電圧は18～25VDC（例えば+15/-3V）となり、SiCゲートを効率的に駆動できます。

顧客は、さまざまなSiCデバイスの中から選択できるだけでなく、プログラマビリティにより開発段階でさらなる柔軟性を得ることができます。例えば、顧客は選択したSiCデバイスのスイッチング電圧を変更し、実証試験に基づいてどの電圧でスイッチングするかを決定できます。電圧は+/-1.5%以内に保たれ、過電圧や損傷のリスクを防ぎます。利用可能な総電力は周囲温度82°Cまででは2W、75°Cまででは2.5Wとなっています。また、有用なディレーティング電力も、パッケージの最大温度125°Cまで利用可能です。

R24C2T25の絶縁は3kVAC/1分で、超低結合容量3.5pFとコモンモード過渡耐性+/-150kV/マイクロ秒を備えています。このため、この部品は、高速のdV/dtおよびdI/dtパワースイッチエッジレートでハイサイドゲートドライブに電力を供給するのに最適です。

R24C2T25は、ソフトスタート、入力の低電圧誤動作防止および過電圧保護、過熱保護、出力過電力保護を備えています。出力の過電圧保護および低電圧誤作動防止も提供されており、無効なゲート電圧によってパワーデバイスがストレスを受けないようにします。パワーグッド信号は、ON/OFF制御と共に送られ、700µA未満の消費電流でデバイスをスタンバイモードにします。

R24C2T25は、プログラマビリティに加えて、前世代と比較してもう1つの進歩を備えています。それは、コンパクトな7.5 x 12.83 mm 36ピンSSOパッケージの形での表面実装技術（SMT）の使用です。表面実装パッケージは、同等のスルーホールデバイスと比較して多くの利点があるため、設計者に強く望まれています：

  • スペース効率：通常、SMT DC/DCコンバータはサイズが小さく、よりコンパクトな設計が可能です。これは、ポータブルデバイスや小型電子機器など、基板スペースが限られているアプリケーションでは非常に重要です。
  • 高電力密度：表面実装パッケージはPCB上の電力密度の向上に貢献し、決められたスペース内でのより強力なコンバータの作成を可能にします。
  • 熱性能の向上：PCBとの直接接触により熱伝導性が向上し、放熱性が向上します。
  • 強化された高周波性能：SMT技術により、リード長と寄生効果が削減され、コンバータの高周波性能の向上に貢献します。これは、高速のスイッチング速度が必要なアプリケーションにとって有益です。
  • 自動組立：表面実装技術は自動組立プロセスをサポートし、DC/DCコンバータの生産をより効率的でコスト効率の高いものにします。
  • 軽量化：SMTパッケージは一般にスルーホールのパッケージよりも軽いため、航空宇宙や自動車アプリケーションなど、重量が重要な要素となるアプリケーションでは有利です。
  • 電磁干渉（EMI）の低減：SMTコンポーネントはリードが短く、レイアウトがコンパクトであるため、電磁干渉を最小限に抑え、システム全体の電磁適合性（EMC）を向上させることができます。
  • コスト効率に優れた生産：自動組み立てと小型のフォームファクタにより、製造時間と材料コストが削減され、コスト効率に優れた生産に貢献します。
  • より高いコンポーネント密度：SMTパッケージを使用すると、PCB上のコンポーネント密度を高めることができ、追加の機能を同じスペースに統合できます。

絶縁型DC/DCコンバータアプリケーション

R24C2T25は幅広いアプリケーションに最適です。

まとめ

特に最新世代のSiCデバイスにおいて、精密なゲートドライブ電圧の提供は重要です。R24C2T25絶縁型DC/DCコンバータのプログラマブル出力により、顧客はさまざまなデバイスを評価し、システム効率と安全性を最適に組み合わせるための最適な電圧レベルを設定できます。表面実装パッケージは、効率の向上、EMI性能の強化、および設計サイズの縮小など、多くの利点を提供します。
アプリケーション
  Series
1 DC/DC, 2.5 W, Single/dual Output, SMD R24C2T25 Series
Focus
  • 2W isolated DC/DC converter
  • Programmable asymmetrical output voltages
  • Ideal for IGBT/Si/SiC/GaN gate drive bias voltages
  • High 3kVAC/1min isolation