ルネサス：12-48V車載用ハイブリッドパワートレインの双方向コントローラでMOSFETを安全に駆動させる100Vハーフブリッジ・ドライバを発表
ルネサスは、このたび、新たな車載用100V・4AハーフブリッジNチャネルのMOSFETドライバファミリを発表した。新ISL784x4ファミリには、ハイサイドとローサイドの両ゲートドライバを単独の3値PWM入力で制御できるISL78424とISL78444、および、ハイサイドとローサイドのドライバをそれぞれ個別に制御する独立した入力をふたつ有するISL78434の合計3種のデバイスが含まれる。ISL784x4ハーフブリッジN-MOSFETドライバは、4相双方向コントローラISL78224を補完するもので、マイルドハイブリッド車に使用される12-48Vコンバータで最大3kWの電力を供給し、95%以上の変換効率を実現することが可能。またISL784x4は、12-24V双方向DC/DCコンバータやその他の高電流バック/ブースト用途にも最適だ。
ISL784x4ドライバは、独立したソースとシンクのMOSFETゲート・ドライバピンを提供することで、高電流MOSFETの駆動を簡素化する。これにより、設計上、DC/DCスイッチのノード遷移の上昇あるいは下降のスルーレートのチューニングに外付けのゲートレジスタを使用しやすくなり、結果としてEMI（電磁干渉）を減らすことができる。また、ISL784x4にはアダプティブ（適応型）･デッドタイム制御が備わっており、両方のDC/DCコンバータスイッチが同時に閉鎖することで発生するシュートスルー電流を防ぐ、精密なBBM（break-before-make）スイッチング動作が可能。さらに、ISL78424とISL78434に搭載されたアダプティブ・デッドタイム機能は、MOSFETのゲートでの検知を可能にし、スイッチングノードのスルーレートを制御することで、外付けゲートレジスタ間での電圧の急低下によるエラーの発生を防ぐ。
ISL784x4ドライバは、48Vマイルドハイブリッド車向けの12-48Vコンバータ高電流DC/DC用途に最適。3Aピークソース電流と4Aピークシンク電流の堅固なゲート駆動により効率を高める。強力なゲート駆動により、高いゲート静電容量を持つ高電流MOSFETの高速スイッチングを実現することで、スイッチングによる損失を減らす。ハーフブリッジMOSFETドライバのアダプティブ・デッドタイム制御により過剰なデッドタイムを削減することで、導通損失を減少させ、さらにDC/DC変換効率を向上させる。これに加え、ISL784x4ドライバは、70V DCに耐え、まれに発生する瞬間的な電圧上昇であれば最大86V DCまで許容するスイッチングノードを備えており、48V車載システムに理想的な定格電圧を提供する。同様に、ハイサイド・ドライバのブートストラップノードも通常は86V DC、まれな瞬間的電圧上昇の際は最大100Vまで許容する。
ルネサスのオートモーティブソリューション事業本部 車載システムプロジェクトマネジメント統括部長、大道昭氏は次のように述べている。「新しいISL784x4ハーフブリッジ・ドライバファミリは、スルーレート制御用の独立したソース/シンクピンとゲート検出のアダプティブ・デッドタイム制御を初めて組み合わせた製品です。高度に統合されたISL78424、ISL78434、ISL78444にはクラス最高の機能がいくつも搭載されており、競合するハーフブリッジ・ドライバ製品よりも高い性能を実現することで、高いパフォーマンスと使いやすさをお客様に提供いたします」
ISL78424、ISL78434、ISL78444の主な特長
・3Aソース/4Aシンク出力電流
・3値PWM入力（ISL78424とISL78444）
・独立したHI/LI入力（ISL78434）
・ドライバ出力として個別のソース端子/シンク端子を搭載（ISL78424とISL78434）
・8Vから18Vの幅広い動作電圧に対応
・内蔵の3ΩブートストラップFETスイッチにより、外付けのショットキーバリアダイオードが不要
・アダプティブ・デッドタイム制御とプログラム可能なデッドタイム遅延に単一のレジスタで対応
・AEC-Q100 Grade-1認定、-40°C～+140°Cの幅広い動作温度に対応
3値PWM信号を使用するISL78424とISL78444は、4相双方向同期PWMコントローラのISL78224と組み合わせることで、48Vマイルドハイブリッド車における12Vバスと48Vバスの間の電力変換を行える。設計時にルネサスの車載用マイコンRH850ファミリと組み合わせることにより、ASIL安全監視、システム制御および車内通信を実現することが可能。またISL78424とISL78444は、4相コントローラのISL78225、または6相コントローラのISL78220と組み合わせることにより、車載オーディオアンプの電力供給に適用することもできる。
ハーフブリッジ・ドライバ全3種（ISL78424、ISL78434、ISL78444）と評価ボードは、現在販売中。各デバイスは14-lead HTSSOPパッケージで提供され、1,000個一括購入時の単価（参考価格）は1個につき1.70米ドル（税別）。
ISL78424の詳細については、www.renesas.com/products/isl78424
ISL78434の詳細については、www.renesas.com/products/isl78434
ISL78444の詳細については、www.renesas.com/products/isl78444