파워 시스템 비용 및 복잡성 줄일 수 있는 5kV 절연 게이트 드라이버 개발

고성능 아날로그 집약 혼합신호 IC 분야의 선두업체인 실리콘 래버러토리스는 최대 5kV까지 절연이 가능한 ISOdriver 절연 게이트 드라이버 신제품 출시를 통해 ISOpro™ 제품군을 더욱 확대한다고 밝혔다. 실리콘랩의 새로운 5kV 인증 Si82xx 절연 게이트 드라이버는 안전성이 중요한 산업 시스템 및 120/220V 공급 전원을 이용하는 범용 전력 시스템의 비용과 복잡성을 줄여준다. 주요 애플리케이션으로는 절연 스위치 모드 및 무정전 전원장치, 계측 장비, 로봇 조립, 산업 드라이브, 산업 및 전기자동차 모터 컨트롤, 배터리 및 태양열 인버터, 풍력 발전기, 에어컨디셔닝 시스템, 플라즈마 디스플레이 및 전자 조명 밸러스트 등이 있다.
실리콘랩의 디와카르 비샤카다타 절연 제품라인 디렉터는 “실리콘랩 고유의 특허 RF 기반 절연 기술을 바탕으로 설계된 새로운 ISOdriver IC는 최신 디지털 절연 및 게이트 드라이브 기능들을 단일 칩 솔루션에 모두 결합해 제공한다”며, “이렇게 높은 통합 수준을 달성함으로써 광커플러나 게이트 드라이브 트랜스포머 솔루션에 비교해 최대 12개의 외장형 부품들을 사용할 필요가 없어 개발자들은 BOM 간소화, 효율 향상 및 시스템 비용 감소의 이점을 모두 얻을 수 있다. 이와 동시에 CMOS 기술을 이용해 산업 표준에 대한 시스템 신뢰성을 향상시킬 수 있다”고 설명했다. 
새로운 5kV Si82xx 절연 게이트 드라이버에는 Si822x 광커플러 입력 호환이 가능한 디바이스와 Si823x 디지털 입력 디바이스가 포함되어 있다. Si822x 게이트 드라이버는 수동 다이오드 입력 타입이 특징으로, 광커플러의 입력을 에뮬레이트함과 동시에 CMOS 기반의 디지털 절연과 관련된 모든 성능 이점을 제공한다. Si822x 디바이스는 업계에서 많이 쓰이고 있는 광커플러 게이트 드라이버에 대한 기능 업그레이드를 제공함으로써 시스템 신뢰성을 대폭 향상시킨다.
Si822x 및 Si823x 디바이스는 일반 광커플러+게이트 드라이버 솔루션보다 5배나 더 빠른 50ns의 초고속 전파 지연 기능이 특징으로 타이밍 마진과 시스템 효율을 대폭 향상시킬 수 있다. 이들 ISOdriver 디바이스는 현재 가장 많이 쓰이고 있는 CMOS 공정 기술을 이용하여 광커플러 솔루션에서 많이 발견되는 시간 및 온도 조건에 따른 성능 저하를 전혀 보이지 않는 것이 특징이다. 최대 24V의 게이트 드라이버 전압과 0.5~0.4A의 피크 출력 전류를 지원하는 이 ISOdriver는 MOSFET 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 애플리케이션을 위한 동급 최고의 성능을 제공, 외장형 스위치 트랜지스터의 턴오프/턴온 기능을 신속하게 수행함으로써 최대 효율을 보장한다.   
설계 유연성을 위해 새로운 ISOdriver 디바이스는 하이사이드/로우사이드 및 듀얼 드라이버 버전으로 제공된다. 하이사이드/로우사이드 버전은 오버랩 타이밍 오류에 대한 보호 기능을 내장하고 있어 안전성이 중요한 애플리케이션에서 신뢰할 수 있는 동작 성능을 제공한다. 뿐만 아니라 프로그래밍이 가능한 데드타임 제어 기능이 내장되어 있어 사용자들은 피크 시스템 효율을 위한 파워 서플라이 시스템을 조정할 수 있다. 이는 모터 컨트롤과 같은 고전력 애플리케이션에서는 핵심 기능이다. 
절연 게이트 드라이버는 많은 전자 제품에서 전력 공급 시스템 내에 사용되는 핵심 빌딩 블록이다. 이러한 제품들의 시장 출시 시기를 앞당기기 위해서 OPENLPPOL-EVB가 포함된 비용 효과적인 개발 툴을 제공함으로써 전력 시스템 설계자들을 지원하고 있다. 이 100~500kHz 단상(single-phase) POL(point-of-load) 평가 키트는 Si8234 ISOdriver, Si8512 AC 전류 센서 및 Si8540 DC 전류 센서 등 보다 간단하게 실리콘랩 디지털 절연 제품에 대한 평가를 할 수 있도록 해준다. 
또한 실리콘랩과 내셔널 세미컨덕터는 절연 DC/DC 스위치 모드 파워 서플라이의 개발 지원을 위해 양산용 네트워크 및 텔레콤 스위치 모드 파워 서플라이(SMPS)를 겨냥한 종합적인 100W 레퍼런스 디자인에 대해 협력했다. 실리콘랩의 ISOpro 디지털 아이솔레이터 IC와 내셔널의 ML5035C 컨트롤러를 특징으로 하는 이 레퍼런스 디자인과 평가 보드는 하프 브리지(half-bridge) 토폴로지에 기반한 산업 표준 쿼터브릭(quarter-brick) 폼팩터 형태로 필요한 모든 기능을 갖춘 파워 컨버터를 제공한다.


이선구 기자(sunny@eucrastine.com)