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業界トップクラスの高効率とソフトスイッチングを両立した
650V耐圧IGBT 「RGTV/RGWシリーズ」を開発

2018年4月17日

<要旨>

ローム株式会社(本社:京都市)は、UPS(無停電電源装置)や溶接機、パワーコンディショナーなどの産業機器やエアコン、IH(誘導加熱)などの民生機器の汎用インバータおよびコンバータでの電力変換に最適で、業界トップクラスの低導通損失※1)および高速スイッチング特性を両立させた650V耐圧IGBT※2)「RGTVシリーズ(短絡耐量※3)保持版)」、「RGWシリーズ(高速スイッチング版)」、あわせて計21機種を新たに開発しました。
今回開発した新シリーズは、薄ウエハ技術および独自構造を採用することで、トレードオフの関係にある低導通損失および高速スイッチング特性において、業界トップクラスの性能を両立しました。例えば、インターリーブPFC回路で使用した場合、従来品比で軽負荷時に1.2%、重負荷時に0.3%の高効率化を達成し、アプリケーションの低消費電力化に貢献します。またデバイス内部の最適化を行うことで、スムーズなソフトスイッチングを実現。同等効率の一般品と比較した場合、電圧のオーバーシュート※4)を50%低減できたことで、従来必要とされていた対策部品などの搭載点数を削減するとともに、大幅な設計負荷低減に寄与します。
なお、本シリーズは、12月より当面月産10万個の体制で量産(サンプル価格400円~/個:税抜)を開始しております。生産拠点は、前工程がラピスセミコンダクタ宮崎株式会社(宮崎県)、後工程がROHM Integrated Systems (Thailand)(タイ)となります。

<背景>

近年、IoT化によるデータ量増加にともない、データセンターの高機能化が求められています。サーバー本体はもちろん、本体電源の安定供給を行うために不可欠なUPSなどを含め、システム全体で消費電力量が大幅に増えており、低消費電力化が課題となっています。
また、IGBTを使用する大電力アプリケーションでは、機器の信頼性確保のため、デバイスの故障や機器の誤動作につながるスイッチング時のオーバーシュート対策が必須となっており、簡易化のニーズがありました。

インターリーブPFC回路での効率比較
 

<特長>

1.業界トップクラスの低導通損失および高速スイッチング性能を達成

今回の新シリーズでは、薄ウエハ技術を駆使することで従来品と比較してウエハ厚を15%薄型化したこと、またセルを微細化したロームの独自構造を採用したことで、業界トップクラスの低導通損失(VCE(sat)=1.5V)および高速スイッチング特性(tf=30~40ns)を達成することができました。

従来構造と比較:薄ウエハ技術により従来構造に比べてウエハ厚を15%薄型化 ロームと一般品の特性比較

2.ソフトスイッチングの実現により、機器の設計負荷を軽減

デバイス内部を最適化することで、ON/OFFの切り替えをスムーズに行うソフトスイッチングを実現しました。これにより、スイッチング時に起こるとされる電圧のオーバーシュートを一般品と比較して50%低減できるため、オーバーシュートを抑制するために使用されていた外付けゲート抵抗やスナバ回路などの部品点数を削減することが可能になります。IGBTを使用するにあたり、従来必要とされていたオーバーシュート対策がアプリケーション側で不要となるため、設計負荷軽減に寄与します。

ソフトスイッチングの実現により、機器の設計負荷を軽減 低抵抗のゲート抵抗を使用した場合でもロームの新製品はオーバーシュートが小さい

<ラインアップ>

短絡耐量2µs保持が特長のRGTVシリーズと高速スイッチング性能が特長のRGWシリーズの2種類をラインアップに加えることで、幅広いアプリケーションに対応できるようになります。

newRGTVシリーズ(短絡耐量保持版)

  TO-247N TO-3PFM
IGBT単体 FRD内蔵 IGBT単体 FRD内蔵
30A RGTV60TS65 RGTV60TS65D RGTV60TK65 RGTV60TK65D
50A RGTV00TS65 RGTV00TS65D RGTV00TK65 RGTV00TK65D
80A RGTVX6TS65 RGTVX6TS65D - -
★:開発中

newRGWシリーズ(高速スイッチング版)

  TO-247N TO-3PFM
IGBT単体 FRD内蔵 IGBT単体 FRD内蔵
30A RGW60TS65 RGW60TS65D RGW60TK65 RGW60TK65D
40A RGW80TS65 RGW80TS65D RGW80TK65 RGW80TK65D
50A RGW00TS65 RGW00TS65D RGW00TK65 RGW00TK65D

<アプリケーション>

産業機器(UPS(無停電電源装置)、溶接機、パワコン等)、エアコン、IH(誘導加熱) など

<用語説明>

*1) 導通損失
MOSFETやIGBTなどトランジスタではデバイス構造上、電流が流れる際に電圧降下が生じる。
導通損失は、このデバイスの電圧降下により発生する損失のこと。
*2) IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor(絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ)
MOSFET の高速スイッチング特性とバイポーラ・トランジスタの低導通損失特性を併せ持ったパワートランジスタのこと。
*3) 短絡耐量
デバイス破壊を引き起こす短絡(電子回路の2点が低抵抗値の抵抗器で接続すること)に対する耐量のこと。
*4) 電圧のオーバーシュート
スイッチングON/OFFする際に規定の電圧値を超える値が発生すること。
オーバーシュートにより電圧の値が一旦定常値を超過してから引き返すようにして定常値に近づく。