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May 13, 2023

게이트 드라이버에서 E까지

2022년 유례없는 판매 이후 전기차 수요는

2022년 유례없는 판매를 기록한 이후, 앞으로도 전기차 수요는 더욱 늘어날 것으로 예상됩니다. 휘발유 가격이 천문학적 수준으로 상승함에 따라 전기 자동차는 경제적이고 지속 가능한 대안을 제공합니다.

이러한 차량에 대한 수요가 증가함에 따라 설계자는 고전압을 빠르고 안전하며 효율적으로 전환할 수 있는 전기 부품을 다루어야 합니다. 다음은 설계자가 향후 EV 설계의 엄격한 안전, 효율성 및 성능 요구 사항을 충족하는 데 도움이 되는 최근 출시된 일부 구성 요소 및 도구를 모아 놓은 것입니다.

최근 Texas Instruments는 IGBT용 UCC5880-Q1 SiC 게이트 드라이버와 EV용 트랙션 인버터를 출시했습니다. 게이트 드라이버는 트랙션 인버터의 출력에 연결된 고전압 모터 회로를 입력 근처의 저전압 전기 부품으로부터 분리합니다. 절연이 없으면 모터 회로에 사용되는 고전압으로 인해 발생하는 전류 스파이크로 인해 저전압 구성 요소가 심각하게 손상될 수 있습니다.

UCC5880의 주요 혁신 중 하나는 양방향 SPI 통신 인터페이스입니다. 이를 통해 시스템은 구동 강도(및 결과적으로 SiC 슬루율)를 변경하고 게이트의 일시적인 오버슈트를 관리하여 전체 효율성과 스위칭 속도를 최적화할 수 있습니다.

TI는 UCC5880을 통해 설계자가 게이트 구동 강도를 20A에서 5A 사이에서 실시간으로 변경할 수 있으므로 시스템 효율성이 최대 2% 향상될 수 있다고 주장합니다. 이러한 효율성으로 인해 EV는 배터리 충전으로 7마일을 더 주행할 수 있고, EV 운전자는 일주일에 3회 충전하여 연간 1,000마일을 더 주행할 수 있습니다.

Microchip은 다른 SiC 기반 접근 방식을 통해 EV 설계 효율성을 목표로 하고 있습니다. 이 회사의 E-Fuse 데모 보드는 고전압, 고체 특성으로 인해 SiC의 빠른 스위칭 기능을 사용하여 마이크로초 내에 오류 전류를 차단합니다(기계 기술보다 약 100~500배 빠름). 이러한 빠른 응답 시간은 피크 단락 전류를 수십 킬로암페어에서 수백 암페어로 줄여 심각한 오류를 완화합니다. 시연자는 정격 전류가 30A인 400V~800V 배터리 시스템에 대한 6가지 변형으로 제공됩니다.

Microchip에 따르면 설계자는 E-Fuse Demonstrator의 재설정 기능을 통해 서비스 가능성을 위한 설계 제한을 피할 수 있습니다. 이러한 기능은 향상된 BEV/HEV 전력 시스템 분배를 위해 차량 패키징을 간소화합니다. 또한 시연자에는 SiC 기반 보조 사용을 위한 개발 시간을 단축하기 위한 내장형 LIN(Local Interconnect Network) 통신 인터페이스가 포함되어 있습니다. 이 인터페이스를 사용하면 설계자는 하드웨어 구성 요소를 변경하지 않고도 진단 상태에 액세스하고 과전류 트립 특성을 구성할 수 있습니다.

또한 EV 효율성에 주목하는 Onsemi는 이전 제품군에 비해 크게 증가한 최대 1200V를 처리하는 것을 목표로 하는 새로운 SiC 제품 포트폴리오를 갖추고 있습니다. 이 새로운 포트폴리오에는 800V EV 온보드 충전기 및 에너지 인프라 사용 사례에서 일반적으로 사용되는 더 높은 스위칭 속도를 위한 EliteSiC MOSFET 및 모듈이 포함되어 있습니다. 여기에는 태양광 및 에너지 저장 시스템과 EV 충전이 포함됩니다.

Onsemi는 또한 새로운 포트폴리오, 즉 "업계 최고의 최저 RDS(on)"을 갖춘 하프 브리지 전력 통합 모듈의 새로운 EliteSiC M3S 장치를 통해 산업용 애플리케이션에 주목하고 있습니다. 이 장치는 "고도로 통합된" 것으로 설명되며 DC-AC, AC-DC 및 DC-DC 고전력 변환 단계에서 바람직한 기능인 병렬 스위치 간의 전류 공유 및 열 분포의 균형을 맞추기 위한 직접 결합 구리 설계를 포함합니다.

1200V EliteSiC MOSFET은 자동차 인증을 받았으며 고전압-저전압 DC-DC 컨버터 및 최대 22kW의 고전력 온보드 충전기용으로 제작되었습니다.

SiC(탄화규소)의 여러 특성으로 인해 다른 반도체 화합물에 비해 전기 자동차 응용 분야에 적합합니다. 여기에는 높은 열 전도성, 항복 전압, 밴드갭 에너지 및 전자 이동성이 포함됩니다. SiC의 높은 항복 전압과 밴드 갭 에너지는 고전압 설계에 적합하며, 더 나은 전자 이동성과 열 전도성은 더 빠른 스위칭 속도와 열 전달을 가능하게 합니다.