RGS 시리즈 : AEC-Q101 준거, 차량용 1200V 내압 IGBT：도통 손실 저감과 고내압화 요구가 높아지는 차량용 IGBT

「RGS 시리즈」는 자동차기기 신뢰성 규격 AEC-Q101에 준거하는 1200V 내압 IGBT입니다. 새롭게 개발한 제품은 4기종으로, 업계 최고 수준의 낮은 도통 손실을 실현함으로써, 어플리케이션의 소형화와 고효율화가 가능합니다. 또한, 이미 양산 중인 650V 제품과 함께 총 11기종의 풍부한 제품을 차량용 라인업으로 구비하고 있습니다.

구동 주파수가 낮은 오토모티브 어플리케이션에서는 IGBT가 주류이지만,
고효율화와 고내압화가 요구된다

1200V 내압의 오토모티브 대응 IGBT의 개발은, 최근 가속화되는 자동차의 전동화가 배경에 있습니다. 엔진 탑재 자동차의 에어컨 컴프레서의 동력원은 엔진이지만, 전동 자동차의 경우에는 모터 동력의 전동 컴프레서를 사용합니다. 또한, 지금까지 자동차 내부의 난방은 엔진의 발열을 이용하는 방식이 사용되고 있지만, 전기 에너지를 사용하는 PTC 히터를 탑재하는 방식도 증가하고 있습니다. PTC (Positive Temperature Coefficient : 정온도 계수) 히터는 온도가 높아지면 저항치도 높아지는 성질을 이용하여 자가 제어하는 히터로, 온도가 상한에 이르러 안정화되면, 적은 소비전력으로 안정 동작하는 것이 특징입니다.

이러한 어플리케이션의 인버터 회로 및 스위치 회로에 사용되는 파워 디바이스는, 동작 주파수가 낮아 IGBT가 주로 사용됩니다. 컴프레서 및 히터가 배터리의 전력을 소비하여 항속 거리에 영향을 미치기 때문에, IGBT의 고효율화가 요구됩니다.

또한, 전기자동차는 항속 거리를 늘리기 위해, 탑재 배터리의 용량이 증가하는 경향이 있습니다. 특히 유럽에서는 고전압 (800V) 배터리가 탑재되는 케이스가 증가하고 있어, 파워 디바이스에는 고내압과 저손실이 한층 더 요구되고 있습니다. 따라서, 기존의 650V 내압 IGBT와 더불어, 1200V 내압의 IGBT에 대한 수요도 높아지고 있습니다.

1200V 내압 IGBT 「RGS 시리즈」 특징

RGS 시리즈는 자동차기기 신뢰성 규격 AEC-Q101에 준거하는 1200V 내압의 IGBT로, 전동 컴프레서 및 PTC 히터 등의 어플리케이션에 적합합니다. 어플리케이션의 소형화와 고효율화를 위해, 업계 최고 수준의 낮은 도통 손실과 고내압으로 단락 내량이 보증된 고신뢰성을 실현하였습니다.

■업계 최고 수준의 낮은 도통 손실 달성

디바이스 구조의 최적화를 통해, 1200V 내압으로 도통 손실 (콜렉터 – 에미터 포화 전압 : V_CE(sat))을 1.70V (typ, Tj＝25℃)로 저감하여, 타사 동등품 (1200V, 40A 제품) 대비 약 10~15% 저감을 실현하였습니다. 특히 전동 컴프레서 및 PTC 히터는 구동 주파수가 낮아, 스위칭 손실보다 도통 손실의 영향이 크므로 고효율화에 기여합니다.

■풍부한 라인업으로 폭넓은 요구에 대응

새롭게 개발한 1200V 내압 제품 4기종과 650V 내압 제품을 합쳐 총 11기종을 구비하고 있습니다. IGBT 단품과 환류 다이오드 (패스트 리커버리 다이오드) 내장 타입을 모두 구비하고 있습니다.

■어플리케이션 회로 예

전동 컴프레서의 예는, 모터의 드라이버로서 저손실 고내압 IGBT를 사용하고 있습니다. PTC 히터의 예는 PTC 소자 통전을 위한 스위치로서 사용하고 있습니다.

※본 기사는 2019년 9월 시점의 내용입니다.