ST、3A対応のガルバニック絶縁ゲートドライバを発表

この半導体ニュースのまとめ

・STがSTGAP3Sゲート・ドライバ・ファミリを拡充し、最大駆動電流3Aの新シリーズを発表
・SiC MOSFET向け「STGAP3S3S」とIGBT向け「STGAP3S3IF」を用意し、最大1200Vの高電圧レールに対応
・アクティブ・ミラー・クランプやDESAT保護、UVLO、サーマル・シャットダウンにより設計簡略化と保護機能を強化

3A対応のガルバニック絶縁ゲート・ドライバを発表

STマイクロエレクトロニクス(STMicroelectronics)は、強化されたガルバニック絶縁を備える「STGAP3S」ゲート・ドライバ・ファミリを拡充し、より低い駆動電流が求められる回路向けに、最大駆動電流3Aの新シリーズを発表した。

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  「STGAP3S」ゲート・ドライバ・ファミリ (出所:STMicroelectronics)

新たに追加されたのは、SiC MOSFET向けに最適化された「STGAP3S3S」と、IGBT向けの「STGAP3S3IF」である。既存の6Aシリーズ「STGAP3S6」および10Aシリーズ「STGAP3SX」に加え、3Aシリーズを投入することで、用途やゲート駆動電流に応じた選択肢を広げる。

STGAP3Sファミリは、力率補正(PFC)回路や電源ユニット、DC/DCコンバータ、インバータなどにおいて、最大1200Vの高電圧レールで動作する。主な用途としては、充電ステーション、エネルギー貯蔵システム(ESS)、太陽光発電用インバータ、フォークリフトなどの産業用電気自動車、誘導加熱装置、汎用ドライブ、ポンプ、ファンなどが想定されている。

最大9.6kVの過渡電圧と200V/nsのCMTIに対応

STGAP3Sファミリは、UL 1577やIEC 60747-17などの国際的な安全・絶縁認証を取得しており、高電圧環境下での絶縁性能、安全な動作、長期信頼性を確保している。

同社のガルバニック絶縁技術により、パワー段回路を最大9.6kVの過渡電圧から保護するほか、最大200V/nsのコモン・モード過渡耐性(CMTI:Common Mode Transient Immunity)を確保する。高電圧・高dv/dt環境で使用されるSiC MOSFETやIGBTでは、ノイズや過渡現象による誤動作を抑えることが重要となるため、絶縁性能とCMTIはゲート・ドライバ選定における重要な指標となる。

アクティブ・ミラー・クランプを内蔵

最大駆動電流3AのSTGAP3S3シリーズは、クランプ用MOSFETを含むアクティブ・ミラー・クランプ回路全体を内蔵している。

アクティブ・ミラー・クランプは、パワー・スイッチの意図しないターンオンを防止する機能であり、ハーフブリッジやインバータ回路における貫通電流の発生を防ぐうえで重要となる。3Aシリーズではクランプ用MOSFETを内蔵したことで、外付け部品を削減し、基板面積の縮小、回路設計の簡略化、部品点数の削減を実現できる。

一方、6AのSTGAP3S6シリーズおよび10AのSTGAP3SXシリーズは、外付けMOSFET用のプリドライバを集積しており、より高いゲート駆動電流を必要とするシステムにおいて、クランプ速度を柔軟に最適化できるようにしている。

DESAT保護やUVLO、サーマル・シャットダウンに対応

さらに、すべてのSTGAP3Sドライバにおいて、ソフト・ターンオフ機能付きの非飽和(DESAT:Desaturation)検出機能も搭載。DESAT検出は、過負荷や短絡といった危険な状態を検出し、電圧および電流の遷移を制御しながらパワー・スイッチを保護する機能であり、異常時に急激なターンオフを行うと過電圧やリンギングが生じる可能性があるため、ソフト・ターンオフにより安全に保護動作へ移行できるようにする。外付け抵抗を接続することでソフト・ターンオフ速度を最適化でき、これによりデバイスやシステム要件に応じた保護動作の調整が可能となる。

また、すべてのシリーズが、DESAT保護、低電圧ロックアウト(UVLO)、サーマル・シャットダウンの作動状態を示す診断ピンを備えているほか、負のゲート電圧の印加にも対応しており、意図しないターンオンをより確実に防止するとともに、異常時のターンオフ動作でデバイスを保護することを可能としている。

評価ボードも提供

なお3Aシリーズを含むSTGAP3Sドライバ向け評価ボードが提供済みで、3Aシリーズ向けとしては、SiC MOSFET向けの「EVLSTGAP3S3S」と、IGBT向けの「EVLSTGAP3S3IF」が用意されている。いずれも保護機能があらかじめ設定されたハーフブリッジ評価ボードで、開発を支援するテスト・ポイントおよび診断用LEDを備える。

IGBTおよびSiC MOSFET駆動向けのSTGAP3Sファミリは、STGAP3S3、STGAP3S6、STGAP3SXの各シリーズのいずれもが量産中で、SO16Wワイドボディ・パッケージで提供され、単価は1000個購入時に約1.93ドルからとしている。