SiC 드라이브 애플리케이션을 위한 프로그래밍 가능한 출력을 제공하는 새로운 절연 DC/DC 컨버터
2024. 4. 5
와이드 밴드갭(WBG) 기술이 우리 생활의 일부가 된 것은 분명합니다. 탄화규소(SiC) 및 질화갈륨(GaN) 트랜지스터는 광범위한 산업, 소비자, 기타 전력 응용 분야에서 선호하는 선택지로 급부상하고 있습니다.
SiC 및 GaN은 실리콘과 같은 성숙한 기술이 아니기 때문에, 제조업체가 세대마다 성능을 개선하면서 이에 대한 표준이 계속 변화하고 있습니다. 예를 들어 1세대, 2세대, 3세대 SiC 디바이스는 다양한 제조업체에서 시판되고 있으며, 세대마다 디바이스를 켜고 끄는 데 필요한 전압 조합이 다릅니다.
이러한 상황으로 인해, 게이트 드라이버와 게이트 드라이브에 전원을 공급하는 데 사용되는 모든 절연 DC/DC 컨버터 에 문제가 발생합니다. DC/DC 컨버터는 일반적으로 절연을 위해 내부 변압기를 사용합니다. 변압기는 사용되고 있는 게이트 드라이브에 적합한 바이어스 전압을 제공하기 위해 고정된 비율로 설계됩니다.
결과적으로 하나의 SiC 디바이스에 +15V, -8V의 턴온 전압과 턴오프 전압을 제공하려면 하나의 DC/DC 컨버터가 필요하며, 또 다른 SiC 디바이스에 +15V, -3V의 전압을 제공하려면 다른 컨버터가 필요합니다. 표준 제품으로 두 조합을 모두 사용할 수 있는 경우에는 문제가 되지 않지만, 새로운 DC/DC 컨버터 설계가 필요한 경우 일정에 영향을 미칠 수 있으며 안전성 재인증이 필요할 수 있습니다. 생산량 감소로 인해 단가가 증가할 가능성도 큽니다.
SiC 선택 및 평가를 간소화하는 R24C2T25
RECOM의 R24C2T25 2W 절연 DC/DC 컨버터로 WBG 게이트 드라이브 바이어스 공급 설계 간소화(출처: RECOM)
고객은 RECOM의 신제품으로 비용과 시간이 많이 소요되는 설계 변경 없이 여러 유형의 SiC 전력 트랜지스터를 평가하고 사용할 수 있습니다. R24C2T25 절연 DC/DC 컨버터는 IGBT, Si, SiC, GaN 캐스코드 게이트 드라이브에 적합한 비대칭 정격 출력을 제공합니다. 외부 저항기 네트워크를 사용해 출력을 프로그래밍할 수 있습니다.
양에서 음까지의 전체 전압이 18~25VDC(예: +15/-3V)가 되도록 하나의 출력을 +2.5~+22.5VDC로 설정하고 다른 출력을 -2.5~-22.5VDC로 설정하여 SiC 게이트를 효과적으로 구동할 수 있습니다.
고객이 다양한 SiC 디바이스를 선택할 수 있을 뿐만 아니라, 프로그래밍도 가능하므로
개발 단계에서 더 융통성 있게 작업할 수 있습니다. 예를 들어 고객은 선택한 SiC 디바이스의 스위칭 전압을 다양하게 설정할 수 있으며, 실제 테스트를 토대로 전환하고자 하는 전압을 결정할 수 있습니다. 과전압 및 손상 위험을 예방하기 위해 전압은 +/-1.5% 이내로 유지됩니다. 총 가용 전력은 주위 온도 82°C까지 2W, 75°C까지 2.5W를 사용할 수 있고, 패키지 최대 125°C까지 유용한 디레이팅 전력을 사용할 수도 있습니다.
R24C2T25의 절연은 3kVAC/분이며, 초저 커플링 정전 용량은 3.5pF, 공통 모드 과도 내성은 +/-150V/µs입니다. 따라서 부품은 빠른 dV/dt 및 dI/dt 파워 스위치 에지율로 하이사이드 게이트 드라이브에 전원을 공급하는 데 적합합니다.
R24C2T25의 특징은 소프트 스타트, 입력 저전압 및 과전압 잠금, 열 차단, 출력 과전력 보호 기능입니다. 출력 과전압 및 저전압 잠금 기능은 잘못된 게이트 전압으로 인해 전원 장치가 과부하되지 않도록 보장하기도 합니다. ON/OFF 제어와 함께 PG(Power Good) 신호를 제공하여 디바이스가 700µA 미만의 전류 소비로 대기 모드로 전환할 수 있도록 합니다.
R24C2T25는 프로그래밍이 가능할 뿐만 아니라 소형 7.5 x 12.83mm 36핀 SSO 패키지 형태로 표면 실장 기술(SMT)을 사용하는 등, 이전 모델보다 더 많은 기능을 제공합니다. 표면 실장 패키지는 등가의 스루홀 디바이스에 비해 다음과 같은 많은 이점이 있으므로 설계자들에게 인기가 높습니다.
- 공간 효율성: SMT DC/DC 컨버터는 일반적으로 크기가 더 작으므로 더 작게 설계할 수 있습니다. 이 점은 휴대용 기기나 소형 전자 장치와 같이 보드 공간이 제한된 환경에 매우 중요합니다.
- 높은 전력 밀도: 표면 실장 패키지는 PCB의 더 높은 전력 밀도에 기여하여, 주어진 공간 내에서 더 강력한 컨버터를 생성할 수 있습니다.
- 열성능 향상: PCB와의 직접적인 접촉으로 열전도율이 향상되어 열방산이 우수합니다.
- 고주파 성능 향상: SMT 기술은 리드 길이와 기생 효과를 감소시켜 컨버터의 고주파 성능을 향상시킵니다. 이는 빠른 전환 속도가 필요한 환경에 유용합니다.
- 자동화된 조립: 표면 실장 기술은 자동화된 조립 공정을 지원하여 DC/DC 컨버터를 더욱 효과적이고 비용 효율적으로 생산하도록 합니다.
- 가벼운 중량: SMT 패키지는 일반적으로 스루홀 패키지보다 가벼워 항공우주 또는 자동차와 같이 중량이 중요한 요소인 용도에 유리합니다.
- 전자기간섭(EMI) 감소: 리드가 더 짧은 소형 레이아웃의 SMT 부품은 전자기 간섭을 최소화하여 시스템의 전반적인 전자파 적합성(EMC)을 향상시킬 수 있습니다.
- 비용 효율적인 생산: 자동화된 조립과 더 작은 폼팩터 덕분에 제조 시간과 재료비가 감소하므로 비용 효과적인 생산이 가능합니다.
- 더 높은 부품 밀도: SMT 패키지의 경우 PCB의 부품 밀도가 더 높으므로 동일한 공간에 추가 기능을 통합할 수 있습니다.
절연 DC/DC 컨버터의 용도
R24C2T25는 다용한 용도에 적합합니다.결론
정밀 게이트 드라이브 전압을 제공하는 것은 특히 최신 세대의 SiC 디바이스에 필수적입니다. R24C2T25 절연 DC/DC 컨버터의 프로그래밍 가능 출력을 통해 고객은 다양한 디바이스를 평가하고 시스템 효율성 및 안전성의 조합이 가장 우수한 최적의 전압 수준을 설정할 수 있습니다. 표면 실장 패키지 역시 효율성 향상, EMI 성능 향상, 설계 크기 감소와 같은 많은 이점을 제공합니다.용도
