Silicon on Insulator（SOI）ゲートドライバIC

概要

IGBTおよびMOSFET用SOIレベルシフト高電圧ゲートドライバIC

インフィニオンのシリコンオンインシュレータ（SOI）テクノロジーは、内蔵ブートストラップダイオード（BSD）を備え、負の過渡電圧スパイクに耐える業界でクラス最高の堅牢性など、独自の顕著なクラス最高のメリットをもたらす高電圧レベルシフト技術です。各トランジスタは、埋め込まれた二酸化ケイ素で分離されており、ラッチアップの原因となる寄生バイポーラトランジスタの形成を防いでいます。また、この技術は、レベルシフトの電力損失を低下させ、デバイススイッチング時の電力消費を最小化しています。先進的プロセスにより、技術的に強化されたメリットを実現するとともに、高電圧および低電圧回路をモノリシックに構成することが可能になっています。

新製品2ED218x - 高電流 650V、2.5A、ハーフブリッジSOIゲートドライバファミリー、および新製品2ED210x - 低電流650V、0.7A、ハーフブリッジSOIゲートドライバファミリーが加わりました。この2つの製品ファミリーには、DSO-8およびDSO-14という2つのパッケージの選択肢があります。

製品
ハイライト

インフィニオンのSOI技術の主な利点：

  • 負の過渡電圧に対するクラス最高の耐性を備えており、信頼性を高めながら、不安定動作やラッチアップを防ぎます。
  • 低抵抗の統合ブートストラップダイオード(BSD)は、きわめて低い逆回復損失および順回復電圧損失の製品で、高効率、高速スイッチング、低温、高信頼性を実現しています。
  • 最小のレベルシフト損失は、ドライバの効率を向上させ、柔軟なパッケージ設計を容易にします。
  • 内蔵入力フィルタは、ノイズ耐性を高めています。
  • 耐圧は200V, 600V, 650V, 1200Vで、各電圧設計クラスには動作マージンがあります。
Diagram 3D SOI Technology

VSピン(-VS)の負の過渡電圧の高い動作堅牢性

今日の高出力スイッチングインバータや駆動機器は、大負荷電流を駆動します。VSピンの電圧振幅は、負のDCバス上で止まることがなく、パワー回路およびPCBトラックへのダイのボンディングでの負のインダクタンスにより、負のDCバスのレベルよりも低いところで振幅します。

インフィニオンのSOI技術を使用した高耐圧レベルシフトゲートドライバICのEiceDRIVER™は、業界最高の動作堅牢性を誇ります。下記のVBS = 15 V、最大パルス幅1000nsのSOIゲートドライバ（6ED2230S12T：近日リリース）の安全動作領域を示します。緑色の領域では、不要な機能的異常またはICへの永久的な損傷は起こりません。


*近日リリース

ハーフブリッジ構成の寄生部品

Parasitic elements of a half-bridge configuration

SOIドライバのV(BS)=15V時の安全動作領域

内蔵ブートストラップダイオード(BSD)

ブートストラップ電源は、シンプルで低コストのため、ハイサイドドライバ回路に電力を供給する一般的な技術の一つとなっています。

右図のように、ブートストラップ電源はブートストラップダイオード、コンデンサで構成されています。レベルシフトゲートドライバの浮遊チャネルは、一般的にブートストラップ動作用に設計されています。インフィニオンのSOIドライバは、優れた超高速ブートストラップダイオードを内蔵しています。ブートストラップ抵抗(RBS)が40Ω以下という低いダイオード抵抗により、幅広い動作範囲を実現しています。

このような特長をもつインフィニオンのSOIドライバは、大型IGBTを駆動でき、自己発熱のリスクなく、最小BOMコストでシステムコストを削減します。

代表的な内蔵ブートストラップとの接続図

インフィニオンのSOIベース製品の温度分布図

低レベルシフト損失

動作周波数が高くなってくると、レベルシフト損失がかなりの部分を占めるようになります。レベルシフト回路は、スイッチング情報をローサイドからハイサイドに送るのに使用されます。転送に必要な電荷が、レベルシフト損失を決定します。

インフィニオンのSOI技術を使用した高耐圧レベルシフトゲートドライバICのEiceDRIVER™は、情報転送にきわめて低い電荷しか必要としません。レベルシフトの電力消費を最適化することにより、高周波数動作に設計柔軟性をもたらすうえに、製品寿命を延ばし、システム効率とアプリケーションの信頼性を高めます。

同じPCBボードを使用した温度分布では、インフィニオンのSOIベース製品(2ED2106S06F：近日リリース)では55.6℃も低くなっています。

アプリケーション

 

ご興味があると思われる情報

推奨ドキュメント

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トレーニング
SOI level-shift gate driver IC in LLC half-bridge topologies

This training features how the level-shift gate drivers work, what are negative voltage transient and how they affect level-shift gate drivers. In addition you will learn about the technology difference between Junction isolation and Infineon’s Silicon-On-Insulator technology.

You will have a glimpse of the different gate driver technologies available at Infineon and their benefits.

For a better understanding we will take a look at the optimization of external gate resistors to drive MOSFETs in a given application.

Watch now

システムの利点を十分に活かすには、どうすれば良いでしょうか。本トレーニングでは、次のことが学べます：お客様のSiC MOSFET用に基準ゲート抵抗値を算出する方法。ピーク電流と消費電力の要件をもとに最適なゲートドライバICを選択する方法。最悪の条件下を想定し、実験室の環境でゲート抵抗値を微調整する方法。

 インフィニオンは、シリコンオンインシュレータ（SOI）および接合分離（JI）テクノロジーによる、レベルシフト高電圧ゲートドライバの膨大なポートフォリオを提供しています。インフィニオンのSOIゲートドライバのメリット：内蔵ブートストラップダイオード、低いレベルシフト損失、省スペース、コスト削減、負のVS堅牢性をご確認ください。

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