東芝：安全機能を強化した産業用機器向けSiC MOSFETゲート駆動用フォトカプラーの発売について

川崎--(BUSINESS WIRE)--（ビジネスワイヤ） -- 東芝デバイス＆ストレージ株式会社は、シリコンカーバイド (SiC) MOSFETのゲート駆動向けに、アクティブミラークランプ機能を内蔵した+6.8A/-4.8A出力で小型SO8Lパッケージのゲートドライバーカプラー「TLP5814H」を製品化し、本日から出荷を開始します。

インバーターなどMOSFETやIGBTを直列で使用する回路では、下アーム^[注1]のオフ時にミラー電流^[注2]によるゲート電圧が発生し、上下アーム短絡^[注3]などの誤動作を起こすことがあります。この対策としてオフ時のゲートに負電圧を印加するのが一般的でした。シリコン (Si) MOSFETと比べて一般的に高耐圧、低オン抵抗、高速スイッチング特性を実現したSiC MOSFETは、ゲート・ソース間電圧に十分な負電圧を印加できないデバイスもあります。この場合は、アクティブミラークランプ回路を使用し、ミラー電流をゲートからグランドへ流すことで、ゲートの負電圧なしで上下アーム短絡などの誤動作を防ぐことができます。一方で、コストダウンのためにIGBTオフ時のゲートに印加する負電圧を削減する設計もあり、アクティブミラークランプ機能内蔵のゲートドライバーを検討するケースもあります。

新製品は、アクティブミラークランプ機能を内蔵しています。これにより、負電圧電源と外付けのアクティブミラークランプ回路なしで、システムの安全機能の強化に貢献します。また、外付け回路を削減できるため、システムの小型化にも貢献します。
アクティブミラークランプ回路のチャネル抵抗は0.69Ω (typ.)、ピーククランプシンク電流定格は6.8Aで、ゲート電圧の変化に敏感なSiC MOSFETのゲートドライブに適しています。

新製品は、入力側の赤外発光ダイオードの光出力向上と受光素子 (フォトダイオードアレイ) の最適化設計により光結合効率を高め、動作温度定格-40°Cから125°Cを実現しました。これにより、PVインバーター、UPS^[注4]などの厳しい熱環境で使われる産業用機器に使用できます。伝搬遅延時間や伝搬遅延スキューも動作温度定格範囲で規格化しています。パッケージは、5.85×10×2.1mm (typ.) の小型SO8Lを採用し、セット基板上での部品配置の自由度向上に貢献します。さらに、最小沿面距離8.0mmを確保しており、高い絶縁性能を必要とする用途で使用できます。

今後も当社は、産業用機器の安全性強化に貢献するフォトカプラー製品を開発していきます。

[注1] 下アームは、インバーターなどパワーデバイスを直列で使用する回路で、負荷から電源マイナス (またはグランド) 側に電流を引き込む回路。また、上アームは、電源から負荷へ電流を供給する回路
[注2] MOSFETのドレイン・ゲート間またはIGBTのコレクター・ゲート間の容量に高いdv/dtの電圧が印加され発生する電流
[注3] ノイズによる誤動作やスイッチング時のミラー電流によるパワーデバイスの誤動作により、上下のパワーデバイスが同時にオンする現象
[注4] UPS : Uninterruptible Power Supply (無停電電源装置)

応用機器

産業用機器
PVインバーター、UPS、汎用インバーター、ACサーボアンプなど

TLP5814Hの適合デバイス
SiC MOSFET	300V超の 高耐圧 Si MOSFET	IGBT
◎	〇	△

新製品の主な特長

• アクティブミラークランプ機能内蔵
• ピーク出力電流定格： I_OP=+6.8A/-4.8A
• 動作温度定格が高い：T_opr (max)=125°C

新製品の主な仕様

(特に指定のない限り、Ta=-40～125°C)
品番				TLP5814H
アクティブミラークランプ機能				あり
パッケージ	名称			SO8L
	寸法 (mm)		Typ.	5.85×10×2.1
絶対最大定格	動作温度 Topr (°C)			-40～125
	ピーク出力電流 IOPL/IOPH (A)			+6.8/-4.8
	ピーククランプシンク電流 ICLAMP (A)			+6.8
推奨動作条件	電源電圧 VCC (V)			13～23
	入力オン電流 IF(ON) (mA)			4.5～10
電気的特性	ハイレベル供給電流 ICCH (mA)	VCC–VEE=23V	Max	5.0
	ローレベル供給電流 ICCL (mA)		Max	5.0
	スレッショルド入力電流 (L/H) IFLH (mA)		Max	3.0
	UVLOスレッショルド VUVLO＋ (V)		Max	13.2
スイッチング特性	伝搬遅延時間 (L/H) tpLH (ns)	VCC=23V	Max	150
	伝搬遅延時間 (H/L) tpHL (ns)	VCC=23V	Max	130
	コモンモード過渡耐性 CMH、CML (kV/μs)	Ta=25°C	Min	±70
絶縁特性	絶縁耐圧 BVS (Vrms)	Ta=25°C	Min	5000
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