[전력반도체] 인피니언 “다양한 와이드 밴드갭 반도체 갖춰 에너지 효율 높여”
  • 2021-05-11
  • 신윤오 기자, yoshin@elec4.co.kr

Si, SiC, IGBT, GaN 등 모두 제공하는 유일한 회사 자부

오늘날 전세계 에너지 수요의 1/3은 전기 형태로 소비되고 있으며, 이러한 추세는 앞으로 더 가속화될 것이다.

신재생 에너지원을 활용해서 전력을 생산하고 전기를 효율적으로 전송하고 사용함으로써 CO2 배출을 크게 줄일 수 있으며, 이러한 에너지 공급 사슬 전반에 걸쳐서 인피니언의 전력반도체가 사용된다.



인피니언의 제품과 솔루션은 약 8600만 유럽인들의 연간 전기 소비량에 맞먹는 만큼의 생태적인 기여를 하고 있다. 에너지 효율에 대한 요구가 갈수록 엄격해지기 때문에 와이드 밴드갭 반도체 같은 새로운 소재를 사용해야 한다. 와이드 밴드갭 반도체로 전력 효율을 높이고, 크기와 무게를 줄이고, 전반적인 비용을 낮출 수 있다. 인피니언은 실리콘(Si), 실리콘 카바이드(SiC), IGBT, 갈륨 나이트(GaN) 디바이스를 모두 제공하는 유일한 회사로 다양한 분야의 고객들이 인피니언 제품을 선택하고 있다.

실리콘 카바이드(SiC)는 3eV(electronvolt)의 와이드 밴드갭을 가지며, 실리콘에 비해서 열 전도율이 훨씬 높다. SiC 기반 MOSFET은 높은 항복 전압으로 높은 주파수로 동작하는 고전력 애플리케이션에 적합하다. 실리콘과 비교하면, RDS(on) 같은 디바이스 파라미터가 온도에 따라 덜 변하며, 따라서 디자이너가 더 엄격한 마진으로 설계할 수 있어, 추가적인 성능 향상을 얻을 수 있다. 검증된 고품질 양산 기술로 생산되는 인피니언의 CoolSiC™ 솔루션은 혁신 기술과 뛰어난 신뢰성을 결합하였다.

EiceDRIVER™ SiC MOSFET 게이트 드라이버 IC는 초고속 스위칭 CoolSiC™ SiC MOSFET 같은 SiC MOSFET 구동에 적합하다. 이들 게이트 드라이버는 엄밀한 전파 지연 매칭, 정밀한 입력 필터, 넓은 출력 측 전원 범위, 음의 게이트 전압, 액티브 밀러 클램프, DESAT 보호, 확장된 CMTI 성능 등 SiC 구동에 중요한 기능과 파라미터들을 통합하였다. GaN은 SiC보다도 밴드갭이 더 넓고(3.4eV) 전자 이동도가 훨씬 높으며, 실리콘(Si)과 비교해서는 항복 전계가 10배 더 높고 전자 이동도는 두 배이다.

출력 전하와 게이트 전하가 Si보다 10배 낮고, 역 복구 전하가 거의 0이며, 이 점은 고주파 동작을 위해서 중요하다. GaN은 최신 공진 토폴로지에 많이 채택되고 있으며, 새로운 토폴로지와 전류 변조 같은 새로운 접근법을 가능하게 한다. 인피니언의 GaN 솔루션은 견고성과 성능이 우수한 e-모드(enhancement mode) 컨셉을 기반으로 빠른 턴온 및 턴오프 속도를 달성한다. CoolGaN™ 갈륨 나이트라이드 제품은 성능과 견고성이 높기 때문에 서버, 텔레콤, 무선 충전, 어댑터와 충전기, 오디오 같은 다양한 애플리케이션에 적합하다. CoolGaN™ 스위치와 함께 전용 GaN EiceDRIVER™ 게이트 드라이버 IC를 사용해서 설계를 쉽게 할 수 있다.


주요 제품

1. 통신용 전원 애플리케이션에 최대 효율과 신뢰성 제공


DFN8x8 패키지, CoolGaN 600V e-모드 HEMT


인피니언의 CoolGaN™ 제품이 통신용 전원장치 시스템에 최대의 효율과 신뢰성을 제공한다. 인피니언의 GaN 디바이스는 JEDEC 표준을 충족하고, 15년 이상의 수명을 제공하며, 산업용 통신 및 서버 SMPS에 적합하다.

DFN8x8 패키지의 CoolGaN 600V e-모드 HEMT는 델타 (Delta)의 DPR 3000E EnergE 정류기의 핵심 부품으로, 98퍼센트의 업계 최고의 에너지 효율을 가능하게 한다. 이제 델타의 정류기는 세계 주요 통신사들의 5G 통신 네트워크를 강력하게 지원할 수 있게 되었다. 인피니언의 CoolGaN 제품군은 산업용 애플리케이션뿐만 아니라, 어댑터, 충전기, 무선 충전, Class-D 오디오 증폭기 등 컨슈머 애플리케이션에도 적합하다. CoolGaN 제품에 관한 추가 정보는 www.infineon.com/gan에서 볼 수 있다.


2. 냉각팬 없는 서보 드라이브를 구현


CoolSiC™ MOSFET, 냉각팬 없앤 패시브 쿨링 가능

인피니언의 새로운 1200V CoolSiC™ MOSFET은 D2PAK-7 SMD 패키지로 출시됐다. 실리콘 기반 솔루션 대비 손실이 80%까지 감소되어 냉각팬을 없앤 패시브 쿨링이 가능해졌다.

다양한 전력대의 서보 드라이브 솔루션은 CoolSiC™ MOSFET을 사용하여 높은 효율을 달성할 수 있으며, 충전 인프라와 산업용 전원장치 등의 애플리케이션은 SMD 디바이스를 사용하여 이점을 얻을 수 있다. 서보 드라이브는 제조 장비에서 모터 구동을 위한 핵심 장치이다. SiC MOSFET의 저항 전도 손실과 완전히 제어 가능한 스위칭 트랜션트는 이러한 모터의 부하 프로파일과 잘 맞는다.

IGBT 솔루션과 동일한 EMC 수준에서 5~8V/ns의 dv/dt로 시스템 손실을 80% 줄인다. 새로운 CoolSiC MOSFET SMD 제품은 3μs의 단락 회로 저항 시간을 제공하여, 비교적 작은 인덕터와 짧은 케이블을 사용하는 서보 모터의 요구를 충족한다. 새로운 포트폴리오의 정격은 30mΩ에서 최대 350mΩ이다. 표준 패키지 대비 .XT 기술은 최대 30퍼센트의 손실을 칩 패키지 인터커넥션을 통해서 소산시킨다.


3. 설계 유연성을 높이고 하드웨어 복잡성 낮춰


EiceDRIVER™ 강화 버전 제품군

인피니언은 EiceDRIVER™ X3 강화 버전(Enhanced) 아날로그(1ED34xx) 및 디지털 (1ED38xx) 게이트 드라이버 IC를 소개했다. 이들 제품은 3A, 6A, 9A의 정격 출력 전류, 정밀한 단락 회로 검출, 밀러 클램프, 소프트 턴오프를 특징으로 한다.

또한 1ED34xx는 외부 저항을 사용하여 디세츄레이션(desaturation) 필터 시간과 소프트 턴오프 전류를 조정할 수 있다. 이러한 기능이 결합하여 외부 부품 수를 줄이고 개발 시간을 단축한다. 1ED38xx는 다수의 파라미터들을 I2C를 통해서 구성 가능하므로, 설계 유연성을 높이고 하드웨어 복잡성을 낮추고 평가 시간을 단축한다.

이 게이트 드라이버는 산업용 드라이브, 태양광 시스템, UPS, EV 충전기 및 기타 산업용 애플리케이션에 적합하다. 1ED34xx와 1ED38xx 제품군은 디스크리트 또는 모듈 패키지 형태의 IGBT뿐만 아니라 SiC 및 Si MOSFET 용으로 설계되었다. 최대 9A에 이르는 출력 전류로 인해 외부 부스터 부품이 불필요하다. 200kV/μs 이상의 독보적인 CMTI 견고성으로 잘못된 스위칭 패턴을 방지한다. 두 제품군 모두 40V의 절대 최대 출력 전원 전압과 30ns(max.)의 엄격한 전달 지연 매칭을 특징으로 하므로 줄어든 데드 타임이 가능하다.

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