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SiC MOSFETとIGBTを高精度/高効率/保護機能で駆動する方法 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
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MAIL MAGAGINE No. 2031 2025. 7. 8 |
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SiC MOSFETとIGBTを高精度/高効率/保護機能で駆動する方法 (DigiKey社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介) |
| 「アプリケーションラボ」は、DigiKey社のご協力をいただいて、DigiKey社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。 今回は、SiC MOSFETやIGBTを用いた電源システムにおいて、高速スイッチングと高信頼性を実現するために不可欠なゲートドライバについて解説した記事をご紹介します。 ■SiC MOSFETとIGBTを高精度/高効率/保護機能で駆動する方法 現在の電源システムは、あらゆる場面で小型化と高効率を求めて性能の向上が進められています。例えば、電気自動車のバッテリーは400V出力が一般的ですが、徐々に800V出力のアーキテクチャに移行しています。 電圧を倍にすると同じ出力を得る際の電流を半分に抑えることができるので、充電時間を大幅に短縮することができ、電流が減るため配線やモーターを軽量化ができるなど多くのメリットがあります。 この800Vアーキテクチャを可能にするには、高速なスイッチングとその制御、高電圧回路と低電圧回路の間で堅牢な絶縁、包括的な保護機能を持つ電源システムが必要です。そのため、高速スイッチングが可能なSiCやGaNなどのワイドバンドギャップ半導体が使用され、ゲートドライバには厳しい要件が求められます。 ゲートドライバは、マイコンなどからの制御信号をMOSFETやIGBTのゲートを駆動するのに必要な高電圧に変換するために使用しますが、そのためには高速スイッチングのサポートやガルバニック絶縁、デッドタイム制御(DTC)、UVLO(Undervoltage Lock-Out)などによる保護も重要な役割になります。 デッドタイム制御は、ハーフブリッジやフルブリッジにおいて、上下のスイッチ(ハイサイドとローサイド)が同時にONにならないように時間的な隙間(デッドタイム)を設ける制御です。これは電源の短絡を防ぐために極めて重要な安全機構です。 UVLOは、スイッチ素子に加える電圧がしきい値を下回ったときに回路の動作を停止させる保護機能です。オンとオフにヒステリシスを持たせることで、中途半端にONになって大きな発熱や損失が発生するのを防ぎます。 【アプリケーションラボ】では、電気自動車や再生可能エネルギー、産業用オートメーションなどで求められる電源システムの設計上の課題ならびにゲートドライバに必要な機能などについて解説した後、Infineon Technologies社のEiceDRIVER 2ED314xMC12Lシリーズのゲートドライバを紹介しています。 2ED314xMC12Lシリーズは、独立したデュアルチャンネル構成で、SiC MOSFETやIGBT用のローサイドドライバやハイサイドドライバ、ハーフブリッジゲートドライバとして動作します。さらにコアレストランス技術によるガルバニック絶縁やデッドタイム制御、UVLOなどの機能を持ち、電気自動車や再生可能エネルギーなどの高電圧環境下で高効率と信頼性の高いスイッチングを実現します。 2ED3140MC12Lは、8.5V～9.3Vのヒステリシス付きUVLOとディスエーブルピンを備えています。2ED3146MC12Lは、12.5V～13.6Vのヒステリシス付きUVLOとイネーブルピンを備えています。ディスエーブルピンとイネーブルピンは極性が逆ですが、ゲートドライバの出力を外部から強制的に無効化するための入力端子です。 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。  2ED314xMC12L
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| ▼ 圧力センシング回路の製作 【LP20：センシング回路編】 圧力センシングを精度よく取得する為、計装アンプの差動アンプを 採用し、必要な増幅を行い、ADC 経由でMCU で処理します。 環境センサーも追加可能であり、LCDを搭載しました。 資料のダウンロードはこちらから。 その他の技術情報一覧はこちらをご覧ください。回路設計に関するご相談・お見積りは無料です。こちらからお気軽にお問合せください。 |
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