마우저, 알레그로 절연형 SiC 게이트 드라이버 ‘AHV850xx’ 칩셋 공급… 차세대 전력 변환 설계 간소화

파워-쓰루 기술로 보조 전원 없이 자체 구동 지원… 데이터센터·전기차 OBC·로보틱스 등 고효율 스위칭 구현

글로벌 공인 유통기업 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)가 알레그로 마이크로시스템즈(Allegro MicroSystems)의 고집적 절연형 실리콘 카바이드(SiC, Silicon Carbide) 게이트 드라이버 칩셋인 ‘AHV85003’ 및 ‘AHV85043’ 공급을 시작한다.

이번 칩셋은 고전압 및 대전력을 제어해야 하는 엔지니어링 설계 현장에서 전력 변환 시스템의 복잡도를 낮추고 부품 자재명세서(BOM, Bill of Materials) 비용을 크게 절감할 수 있도록 지원한다. 전기차 탑재형 온보드 충전기(OBC, On-Board Charger)를 비롯해 태양광 인버터, 산업용 로보틱스 모션 제어 드라이브, 대규모 데이터센터 전원 선반(Power Shelf) 및 일반 전원공급장치(PSU) 등 폭넓은 산업용 고전압 전력 시스템에 최적화된 설계를 제공한다.

‘파워-쓰루’ 아키텍처로 외장 보조 전원 및 부트스트랩 회로 제거

전력 반도체를 안전하게 켜고 끄기 위해서는 제어 신호를 증폭해 전달하는 게이트 드라이버가 필수적이다. 특히 고전압 환경에서는 작업자와 회로를 보호하기 위해 제어 신호 영역과 고전압 영역을 물리적으로 분리하는 절연(Isolation) 설계가 요구된다. 기존 회로 방식은 절연된 영역에 전원을 공급하기 위해 별도의 보조 전원공급장치나 부트스트랩(Bootstrap) 회로를 추가해야 하므로 기판 면적이 넓어지고 부품 수가 늘어나는 문제가 있었다.

알레그로의 AHV85003 및 AHV85043 칩셋은 이러한 한계를 극복하기 위해 독자적인 파워-쓰루(Power-Thru™) 기술을 도입했다. 이 기술은 단일 패키지를 통해 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 제어 신호와 구동용 바이어스 전력을 함께 전송한다. 따라서 복잡한 보조 바이어스 전원 회로 없이도 권장되는 외부 트랜스포머와 결합하여 자체 전원 공급 방식의 완전 절연형 게이트 드라이브 환경을 구현한다. 구동 전압과 게이트 전하량, 절연 등급에 맞추어 다양한 제조사의 권장 트랜스포머를 유연하게 선택할 수 있다.

고주파 스위칭 성능 확보와 차량용 신뢰성 규격 충족

SiC 전력 반도체는 기존 실리콘(Si) 반도체보다 스위칭 속도가 매우 빠르다. 그러나 빠른 동작 과정에서 급격한 전압 변화율($dv/dt$)이 발생하면 원치 않는 오작동이나 칩 파손이 일어날 위험이 있다. AHV850xx 칩셋은 dv/dt 내성을 높이고 안정적인 턴오프(Turn-off) 동작을 보장하기 위해 전압 레벨 조정이 가능한 음전압 레일의 양극성(Bipolar) 출력을 지원한다. 또한 6A 출력 사양의 독립된 풀업(Pull-up) 및 풀다운(Pull-down) 핀을 탑재해 고주파 스위칭 동작 시 발생하는 손실을 최소화한다.

산업 현장과 자동차 환경의 가혹한 조건을 견딜 수 있도록 신뢰성 검증도 마쳤다. 자동차 전자부품 신뢰성 평가 규격인 AEC-Q100 Grade 1 인증을 획득했으며, 영하 40°C부터 영상 125°C에 이르는 넓은 온도 범위에서 정상 동작한다. 1차측 제어 회로와 2차측 고전압 출력부 모두에 독립적인 과열 보호(OTP, Over Temperature Protection) 메커니즘을 내장해 시스템 안정성을 확보했다. 설계 엔지니어는 알레그로의 전용 평가 키트 2종(APEK85003K18ES-02-MH, APEK85003K18ES-04-MH)을 마우저에서 즉시 공급받아 SiC 전원 제어 프로토타입 설계를 검증할 수 있다.