IGBT & MOSFET Hoher Integrationsgrad für Antriebe und Umrichter

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EBV Elektronik GmbH & Co. KG

ROHM Semiconductor GmbH

RECOM Power GmbH

Intelligente Power-Module mit IGBT oder MOSFET, isolierte Gate- Treiber für schnelle Schaltanwendungen und der erste SiC-MOSFET in Trench-Struktur sind drei neue strategische Bauteile für ROHM.

Für hohe Schaltgeschwindigkeit und energieeffizienten Betrieb von Antriebs- und Wechselrichter-Applikationen konzipierte ROHM Semiconductor die IPM-Familie (Intelligent Power Module mit IGBTs oder MOSFETs) BM63764S-VA und BM63764S-VC.

In einem einzigen Gehäuse (HSDIP25 und HSDIP25VC) integrieren die 600-V-Module beispielsweise Gate-Treiber, Bootstrap-Dioden, IGBTs, die proprietären SuperJunction-Leistungs-MOSFETs (PrestoMOS) mit niedrigem Einschaltwiderstand sowie eine Freilaufdiode.

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Auch umfassende Schutzfunktionen sind im selben Gehäuse enthalten. Ausgerichtet auf die Schaltungsentwicklung für weiße Ware und Elektromotoren für die Industrie biete diese Bausteine vielfältige Design-Optionen. Die Produktlinie besteht aus mehreren Versionen für Ströme von 1,5 A, 2,5 A, 10 A, 15 A, 20 A und 30 A.

Systemanwendungen mit integriertem elektrischen Antrieb erfordern einen hohen Integrationsgrad der Elektronik und hohe Zuverlässigkeit. Rauen Umgebungsbedingungen müssen sie lange Zeit widerstehen können. Entsprechend diesen Anforderungen wurde die IPM-Serie entwickelt.

Das kompakte HSDIP25-Gehäuse (38 mm x 24 mm x 3,5mm) enthält zum Beispiel High- und Low-Side-Gate-Treiber, Bootstrap-Dioden zum Erzielen kurzer Sperrverzögerungszeiten, 600-V-IGBTs mit niedriger Sättigungsspannung oder Leistungs-MOSFETs (PrestoMOS), sowie (bei der IGBT-Version) Freilaufdioden mit niedriger Vorwärtsspannung und kurzer Sperrverzögerungszeit sowie mehrere Schutzfunktionen im Interesse einer hohen Zuverlässigkeit.

Die Produktserie basiert auf einer Reihe proprietärer Technologien und Materialverbesserungen für eine bessere Stromüberwachung und Wärmeableitung sowie einen zuverlässigen Betrieb. Sie hat deutlich geringere Verluste bei niedriger wie hoher Last und ist zusätzlich für höhere Leistungen geeignet.

Auf der Grundlage von Aluminium-basierenden Silicon-on-Insulator-Technologie (SOI) zeichnet sich das Modul durch eine verbesserte Hochspannungsfestigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit und geringe Leckströme aus. Zudem ist es vor Latch-up-Effekten geschützt.

Bei den Schutzfunktionen handelt es sich etwa um eine Strombegrenzung für die Bootstrap-Diode, eine Unterspannungsabschaltung für die potenzialfreie Versorgungsspannung, einen Fehlersignalmonitor, einen Überhitzungsschutz, einen Kurzschlussschutz sowie (bei der IGBT-Version) eine Freilaufdiode zur Vermeidung von Flyback-Spannungen.

Um die bestmögliche Lösung für eine Applikation zu finden, gibt es eine Auswahl verschiedener Konfigurationen mit integriertem IGBT oder MOSFET. Wichtige Eigenschaften in Stichpunkten: energieoptimiert für IPLV, SEER, APF; IGBT mit niedriger Sättigungsspannung; SJ-MOSFET (optional) mit niedrigem Einschaltwiderstand für reduzierte Leitungsverluste; Freilaufdiode mit niedriger Vorwärtsspannung und geringem trr-Wert; Gate-Treiber und Bootstrap-Diode für kurze Sperrverzögerungszeit und Fehlerschutz; SOI-Technologie für das Hochvolt-IC für geringe Leckströme und Latch-up-Sicherheit; Strombegrenzung für Bootstrap-Diode und Unterdrückung des Inrush-Stroms; Kurzschlussschutz, UVLO, Überhitzungsschutz und Fehlersignal-Ausgang; Eingangs-Interface 3,3 V/ 5 V (aktiv High); Gehäuse mit Keramik-Isolation; Isolationsspannung 1500 Vrms; geringer Wärmewiderstand.

Die skizzierten IPMs eignen sich für Wechselrichter, elektrische Antriebe und Steuerungsanwendungen in Hausgeräten, Konsumelektronik und weißer Ware. Die Produkte sind lieferbar. Derzeit arbeitet ROHM an der Entwicklung der IPMs der 3. Generation mit miniaturisierten IGBTs, SiC-MOSFETs und hochgenauen Temperaturerfassungs-Funktionen.

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