オンセミ、太陽光発電/ESS向けSi/SiCハイブリッドPIMを発表

オンセミは、商業規模の太陽光発電用ストリングインバータやエネルギー貯蔵システム(ESS)アプリケーションの出力増強に対応可能な、最新世代のシリコン(Si)とシリコンカーバイド(SiC)によるハイブリッドパワー統合モジュール(PIM)を発表した。

同モジュールはF5BPパッケージで提供され、前世代比で同じ占有面積当たりの電力密度と効率が向上していることから、ソーラーインバータのシステム合計電力を従来の300kWから最大350kWに増加させることを可能とする。同社の試算では、これにより1GW容量の商業規模ソーラーファームの場合、1時間当たり約2MW(年間700戸以上の家庭に相当)の電力供給に相当するエネルギーを節約できるようになるとしているほか、前世代と同じ電力しきい値を達成するのに必要なモジュール数を減らすことができるようになり、それによってパワーデバイスの部品コストを25％以上削減することもできるようになるともしている。

具体的には、このF5BPパッケージを採用したPIM(F5BP-PIM)には、同社の1050V FS7 IGBTと1200V D3 EliteSiCダイオードが統合されており、高電圧および大電流の電力変換を容易に実現する基盤を形成しながら、電力損失を低減し、信頼性を向上させている。FS7 IGBTはターンオフ損失が低く、スイッチング損失を最大8％低減できると同社では説明しているほか、EliteSiCダイオードは優れたスイッチング性能を実現し、前世代比で電圧フリッカー(VF)を15％低減するとしている。

また、これらのPIMは、インバータモジュールにI型中性点クランプ(INPC)を、ブーストモジュールにフライング・キャパシタ・トポロジを採用しているほか、最適化された電気的レイアウトと先進のDBC(Direct Bonded Copper)基板を使用することで浮遊インダクタンスと熱抵抗も低減。さらに、銅ベースプレートにより、ヒートシンクへの熱抵抗も従来比で9.3％低減され、高い動作負荷の下でも、モジュールの冷却状態維持を可能とするともしている。