도시바 코퍼레이션 산하 스토리지/전자 디바이스 솔루션 컴퍼니가 전기 및 하이브리드 자동차 용 내장 인버터의 다양한 보호 기능을 강화한 광절연 IGBT 게이트 프리-드라이버 IC(집적회로)인 ‘TB9150FNG’를 출시한다고 발표했다.

샘플은 오늘부터 출시하고 양산은 2018년에 개시할 예정이다. 이 IC신제품은 4월20~22일 일본 지바현의 마쿠하리메세(MakuhariMesse)에서 개최되는 ‘테크노-프론티어 2016’(TECHNO-FRONTIER 2016) 박람회에서 전시할 예정이다.

인버터 제어는 전기 및 하이브리드 자동차의 모터를 효율적으로 구동하기 위해 사용된다. 제어 기능과 구동 기능에는 각기 다른 동작 전압을 사용하기 때문에 서로 절연되어야 하는데 이를 위해서는 포토커플러(photocoupler) 같은 디바이스가 있어야 한다. 이 솔루션은 회로를 구동하는데 잡음이 크게 난다. 또 하나의 문제는 IGBT를 효율적으로 구동하려면 보호 기능이 내장된 작고 기능이 다양한 고성능 IGBT 게이트 프리-드라이버 IC가 필요하다는 것이다.

도시바의 ‘TB9150FNG’에는 포토커플러가 통합되어 있어서 제어(1차측)와 구동(2차측) 기능 사이를 강력하게 절연하는 특성이 있다. 이 제품에는 고도로 정밀한 IGBT온도 탐지 기능과 플라이백 트랜스포머(flyback transformer) 제어장치 및 합선 탐지 기능(전류 감지 및 DESAT[2]모니터) 등이 통합되어 있어서 시스템을 소형화할 수 있게 한다.

IGBT 동작 온도를 정확도가 높은 IGBT 온도 탐지 기능으로 모니터링함으로써 성능을 최적화하여 IGBT를 소형화하고 전기 및 하이브리드 자동차의 연료 소모를 줄일 수 있게 한다.

주요 특성 

1. 광절연 기능

전기적 절연과 고내전압 절연은 1차측과 2차측 사이의 소통을 위한 포토커플러를 내장해야 가능하다. 이를 통해 완벽하게 절연하면 전자파 내성으로 인해 발생하는 것과 같은 외인성 잡음에 대해 강력한 내성을 가질 수 있게 한다.

2. 고도로 정확한 온도 탐지 기능

이 IC신제품은 IGBT와 AD컨버터에 통합된 온도 감지 다이오드에 대해 전류를 지속적으로 공급한다. 이 제품은 온도 감지 다이오드 안의 전압을 높은 정확도로 측정하여 온도를 정확히 산출할 수 있게 한다.

3. 전원 공급장치 용 플라이백 트랜스포머 제어 회로 내장

1차측에 플라이백 트랜스포머 제어 회로가 내장돼 있어서 절연 상태를 유지하면서 2차측으로 전력을 공급한다. 또 온화 시동(soft-start) 기능이 있어서 전기를 킬 때 전류 과부하를 피하면서 순조롭게 시동을 걸게 한다.

4. 각종 이상 탐지 회로 및 보호 회로 내장

IGBT의 전원 공급, 출력, 전류 및 전압은 모두 모니터링 된다. 이상 현상이 탐지되면 그 정보는 SPI인터페이스를 통해 주제어기로 전송된다. 전용 회로가 있어서 IC와 IGBT를 손상시킬 가능성이 있는 이상 현상을 방지한다.

5. AEC-Q100 표준 기준

주요 사양

- 부품 번호: TB9150FNG
- 양산 개시 시기: 2018년
- 생산량: 350만 개/연간
- 채널 수: 2개의 IGBT를 동시에 구동할 때 다양한 이상 탐지 회로(2개 채널)를 통합
- 동작 전력 범위: + 6 ~ 20 V, 28 V(1시간)
- 동작 온도 범위: - 40 ~ 125 ℃ 
- 입력 신호: SPI 제어와 호환됨
- 이상 탐지: 회로 고전압/저전압 탐지; 합선 탐지; IGBT 온도 탐지; 다이 과열 탐지
- 절연 성능: 1차측 및 2차측이 광결합 소자(포토커플러)에 의해 전기적으로 완전하게 절연된다.
- 절연 전압: 2,500 V_rms (AC, 1분)
- 패키지: SSOP48-0813-0.5 (10.4 mm × 12.5 mm × 2.0 mm)