製品概要

高出力インバーターや電源（太陽光・風力・蓄電、産業用ドライブ、鉄道、EV 充電器など）で Power Module (IGBT/SiC) を使うとき、意外と工数がかかるのがゲートドライバー回りです。絶縁、ゲート電圧生成、保護回路、評価・認定…とやるべきことがあり、試作から量産のボトルネックになりがちです。そこで注目したいのが、Power Integrations の Plug & Play ゲートドライバーでう。Power Module に取り付けるだけで駆動でき、開発工数を大幅に減らせる “Ready-to-use” なソリューションです。

3種類のゲートドライバー製品

Power Integrations のゲートドライバーは大きく3種類あります。

　・SCALE-iDriver：絶縁型ゲートドライバー IC（チップ）
　・Driver Core：ゲートドライバー IC＋絶縁 DC-DC を搭載した子基板（ゲート抵抗やアクティブクランプは未実装）
　・ Plug & Play：ゲート抵抗まで含めて実装済みで、Power Module へ直結して使える完成基板

特に Power Integrations では 3つ目の Plug & Play 製品に注力しています。PWM の ON/OFF 信号を入力すれば、Power Module をそのまま ON/OFF できます。取り付け方法もねじ止め・はんだ付け・PressFIT で対応可能です。

Plug & Play ゲートドライバーの基本コンセプト

Plug & Play ゲートドライバーは、以下のような特長を持っています。

　・600V ～ 6500V クラスの Power Module に対応
　・絶縁ゲート駆動とゲート電圧生成を内蔵
　・ゲート抵抗を含めた最適化済み設計
　・短絡保護、過電圧保護、UVLOなどの保護機能を搭載

IGBT 向けには、一般的な +15V / -10V のゲート電圧を標準搭載しています。一方、SiC MOSFET ではメーカーごとに推奨ゲート電圧が異なるため、Power Module ごとにセミカスタム対応が可能となっています。

注目機能①：Advanced Active Clamp (AAC) でターンオフサージを抑える

大電流の Power Module ではターンオフ時の di/dt により、寄生インダクタンスが原因の Vce サージが出やすく、一般にはゲート抵抗を上げてスイッチングを遅くする対策を取りがちです。Power Integrations の AAC (Advanced Active Clamp) は、ターンオフ時にゲートを部分的にオンさせてサージを抑制し、過電圧をクランプします。結果として、サージを気にしてスイッチングを遅くし過ぎる必要が減り、スイッチング損失低減にもつながります。

引用元：2SP0230T2x0 SCALE-2 Family データシートより

注目機能②：短絡保護（Desat 検知）を高速に完結

短絡時はコレクター電流が急上昇します。Plug & Play は、ゲートオン後に一定時間 (tRES) 経過してからコレクター電圧を読み取り、設定閾値 (Vce(sat)) より高い場合に短絡と判断してゲートを強制オフします。マイコンに戻さず基板内で完結するため応答が速く、波形例では μs オーダーで電流が収束します。

引用元：Gate-Driver with Full Protection for SiC-MOSFET Modules

Plug ＆ Play 製品ラインアップ 早見表

Power Module に対応したゲートドライバー基板の製品があります。また、並列使い (Parallel) や 3level Inverter の使い方も一部の製品は可能です。

関連情報

• ゲートドライバー製品全般

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