트랜지스터｜평가편

인버터 회로에서 스위칭 소자 역회복 특성의 중요성더블 펄스 시험을 통한 PrestoMOS™와 일반적인 SJ MOSFET의 손실 비교 (실제 측정 결과)

2023.07.19

키 포인트

・인버터 회로에서의 역회복 손실을 평가하기 위해, 더블 펄스 시험을 사용한다.

・PrestoMOS™와 일반적인 SJ MOSFET를 비교한 결과, 역회복 특성이 우수한 PrestoMOS™가 스위칭 손실이 작다는 것을 확인할 수 있었다.

・이는, 인버터 회로의 손실을 저감함에 있어서, PrestoMOS™의 우위성을 나타내고 있다.

본 편에서는 「더블 펄스 시험을 통한 PrestoMOS™와 일반적인 SJ MOSFET의 손실 비교」에 대해, 실측 결과를 바탕으로 설명하겠습니다.

더블 펄스 시험을 통한 PrestoMOS™와 일반적인 SJ MOSFET의 손실 비교 (실제 측정 결과)

그림 12는 더블 펄스 시험 회로를 나타낸 것입니다. Low Side MOSFET (Q2)를 ON / OFF시킴으로써, Q1에 프리휠링 전류를 흘려, 스위칭 손실을 측정합니다. 더블 펄스 시험의 측정 순서는 하기와 같습니다.

  • ① Q2를 ON하여 L1에 전류를 흘리고 에너지를 L1에 축적한다.
  • ② Q2를 OFF하여 L1에서 Q1의 Body Di에 프리휠링 전류를 흘림으로써, L1에 축적된 에너지를 방출한다 (이때 Q2의 Turn-off 손실을 측정).
  • ③ Q1의 Body Di 프리휠링 중에 Q2를 Turn-on하여, 역회복 전류가 흐를 때의 Turn-on 손실을 측정한다 (전류 프로브와 전압 프로브를 사용하여 측정).

※더블 펄스 시험 측정 회로의 자세한 동작 원리에 대해서는 Tech Web의 Si 파워 디바이스 평가편 「더블 펄스 시험을 통한 MOSFET의 리커버리 특성 평가」나, 어플리케이션 노트 「더블 펄스 시험을 통한 PrestoMOS™의 디바이스 특성 우위성 실증 (PDF)」을 참조하여 주십시오.

평가 대상 디바이스로서, 고속 역회복 특성을 특징으로 하는 PrestoMOS™ R6030JNx와 일반적인 SJ MOSFET R6030KNx, 그리고 타사 제품에 대해서도 비교 평가하겠습니다. 하기는 그림 12의 측정 회로에서의 측정 조건을 정리한 것입니다.

  • (1) Low Side 스위칭 (High Side 프리휠링)
  • (2) 게이트 구동 전압 VGS : 0V to 12V
  • (3) 전원전압 Vin : 280Vdc
  • (4) 인덕터 L1 : 1mH
  • (5) 정상 시 드레인 전류 ID : 2A, 4A, 6A, 8A, 10A
  • (6) 게이트 저항 RG(on) : 디바이스를 통해 변경 (Turn-on의 di/dt를 100A/µs에 맞추기 위해)

    ・PrestoMOS™ R6030JNx : 60Ω (180Ω을 3병렬)
    ・R6030KNx : 180Ω

  • (7) 게이트 저항 RG(off) : 22Ω

그림 13은 더블 펄스 시험에서 실측한 Turn-on 시의 전류 파형, 그림 14는 전압 파형입니다. 그리고, 그림 15는 Turn-off 시의 스위칭 전류 파형, 그림 16은 전압 파형입니다. 이러한 파형은 정상 시 드레인 전류 ID가 6A인 경우의 파형입니다.

PrestoMOS™ R6030JNx (적색 선)가 R6030KNx에 비해 Turn-on 시의 역회복 전류가 매우 작고, 역회복 시간도 짧은 것을 알 수 있습니다. 이에 따라, 뒤에서 설명할 Turn-on 손실을 대폭 삭감할 수 있습니다.

다음으로 스위칭 손실 측정 결과입니다. 그림 17은 Turn-on 시에 스위치가 소비하는 에너지 EON, 그림 18은 Turn-off 시에 스위치가 소비하는 에너지 EOFF입니다. 결과적으로 앞서 게재한 그림 13, 그림 15의 스위칭 파형과 같이 PrestoMOS™ R6030JNx (적색 선)의 손실이 작다는 것을 명백하게 알 수 있습니다.

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