将来を見据えたパワースイッチングソリューション。

しかし、このような移行は次世代の半導体デバイスの統合を必要とし、新型のパワーMOSFETやワイドバンドギャップSiC、GaNが定期的にリリースされています。

これによって、パワースイッチングトランジスタ技術の絶え間ない進歩が顕著な環境において、どのようにして繰り返し再設計することを必要とせずにこれらの新世代を活用し、パワーステージを将来にわたって使用できるようにするのか、という課題が設計エンジニアに突きつけられます。

典型的な電源設計の要件を例として見てみましょう。

高効率で小型のEV用の先進的な三相バッテリー充電器のためのソリューションが必要です。パワーステージは双方向で、ACからDCおよびDCからACの両方向で同等の効率でなければなりません。AC側はアクティブ力率制御（PFC）を備え、DC側はスイッチング損失が低く、最大800VDCの電圧のバッテリーパックと接続できる必要があります。誘導性部品のサイズと重量を削減するには、設計上で高いスイッチング周波数で動作させる必要があります。

三相PFC、フルブリッジ双方向LLC、アクティブ整流器を組み込んだ考え得るソリューションを図2に示します。このソリューションには14個のパワートランジスタが必要ですが、最適なコストパフォーマンスを実現するには、MOSFET、SiC、および場合によってはGaNデバイスを組み合わせることができます。

すべてのパワートランジスタには個別のゲートドライバが必要で、ハイサイドトランジスタ（Q1、Q3、Q5、Q7、Q9、Q11、およびQ13）にはガルバニック絶縁も必要です。ゲートドライバに個別のOut+ピンとOut-ピンがある場合、スイッチング特性を最適化するために、オンとオフのサイクルで異なるゲート抵抗を使用することができます。

また、絶縁された V_pos と V_neg の電圧は、オンサイクル中にトランジスタを完全に強化し、オフサイクル中にゲート容量を急速に放電するように選択できます。負の「オフ」電圧により、ソースインダクタンス¹による誤ったターンオンが排除され、スイッチングの信頼性も高まります。ここに問題があります。スイッチング技術やトランジスタの世代が異なれば、推奨ゲート駆動レベルや絶対最大ゲート駆動レベルも異なります（図3）。

RECOMのリリースした製品、RxxC2T25Sはまさにそのような製品です。これは、統合型絶縁トランスを備えたSOICパッケージのSMD DC/DCコンバータです（図4）。出力はフィードバック分圧回路の抵抗値を変更することで、+2.5V～+22.5Vと-2.5V～-22.5Vの範囲で個別に設定できます。つまり、1つの電源ソリューションで+15/-9、+20/-5、+18/-4、+15/-3、またはその他の出力電圧の組み合わせを（組み合わせた出力が18～25Vの範囲にある限り）提供できます。

これにより、設計者は、PCB設計を変更することなく、BoM抵抗値を変更することによって、第1および第2のソースパワートランジスタ供給源を簡単に切り替えることができます。これは、例えば+14.5/-3.5Vの最適なゲート駆動電圧を備えた全く新しい世代のパワートランジスタがリリースされた場合、このソリューションが将来にわたって使用できることを意味します。また、出力電圧は独立して調整されます。これは、可能な限り最高のスイッチング効率を得るために、ゲートを絶対最大レベルに非常に近い電圧に駆動する場合に不可欠です。

電力レベルがキロワットレベルに増加するにつれて、ゲートドライバおよびゲートドライバ電源周りの環境はより厳しくなります。先進的なWBGパワートランジスタ技術のスイッチング損失は低いものの、動作周囲温度は高いことが予想されます。高電圧のハードスイッチングにより、非常に高いdv/dtスルーレートが生み出されるため、堅牢なスイッチングの信頼性には、優れたCMTI（コモンモード過渡耐性）、低絶縁容量、および高絶縁が不可欠です。

RxxC2T25Sは、1.5W負荷で-40°C～+100°C、0.6W負荷で最大+125°Cの動作周囲温度、±150kV/µsの優れたCMTI、わずか3.5pFの絶縁容量、および3kVAC/1分間の絶縁（および±1200VDC反復ピーク電圧にも対応）を備えています。出力は短絡、過負荷、過熱に対して完全に保護されています。

低電圧ロックアウト機能により、DC-OKピンは入力電圧と出力電圧の両方が安定してからアクティブになるため、このピンをゲートドライバのイネーブルピンに接続することで、最初のスイッチングサイクルから状態を安定させることができます（図5）。