[인더스트리뉴스 박현우 기자] ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)가 SiC MOSFET 및 IGBT를 지원하는 갈바닉 절연 자동차 게이트 드라이버인 STGAP4S를 출시했다.

STGAP4S는 다양한 정격 전력의 인버터를 제어하는 유연성을 제공하며, 풍부한 진단 기능으로 ISO 26262 ASIL D 인증을 준수한다. ADC(Analog-Digital Converter)와 보호 기능이 내장된 플라이백 컨트롤러를 통합하고 있기 때문에 다양한 기능의 안전 인증 드라이버를 개발할 수 있어 확장성 있게 전기차 파워트레인 설계를 지원한다.

STGAP4S는 고전력 스테이지와 외부 MOSFET의 푸시풀 버퍼(Push-Pull Buffer)에 연결해 게이트 전류 용량을 확장할 수 있는 뛰어난 출력 회로 유연성을 제공한다.

엔지니어는 STGAP4S의 풍부한 기능을 활용해 각기 다른 정격 전력의 인버터를 제어할 수 있으며, 여러 개의 전력 스위치가 병렬로 연결된 고전력 설계까지 가능하다. 이 드라이버는 매우 작은 MOSFET으로 최대 수십 암페어(Ampere)의 게이트 구동 전류를 생성하며, 최대 1200V의 동작 전압을 처리한다.

이 드라이버의 주요 기능 중 하나로서 첨단 진단 기능이 있다. 이는 안전이 핵심인 애플리케이션에서 ISO 26262 ASIL-D(Automotive Safety-Integrity Level D) 요건까지 충족하는 시스템 인증 작업을 용이하게 처리해준다.

이러한 진단 기능에는 연결 무결성, 높은 게이트 구동 전압과 낮은 게이트 구동 전압을 비롯해 포화도 저하 감지 및 기본 메커니즘과 같은 내부 회로의 정상 동작 여부를 확인하는 자가 점검 기능이 있다. 호스트 시스템은 IC의 SPI 포트를 통해 진단 상태 레지스터를 판독할 수 있다. 두 개의 진단 핀으로 하드웨어에서 감지하는 결함 상태 신호도 제공한다.

STGAP4S는 액티브 밀러 클램핑(Active Miller Clamping), 저전압 및 과전압 차단(UVLO/OVLO), 포화도 저하, 과전류, 과열 감지 등의 보호 기능으로 견고하고 안정적인 설계를 구현함으로써 엄격한 신뢰성 요건을 충족한다.

이 디바이스는 SPI를 통해 프로그래밍되는 보호 임계값, 데드타임(Deadtime), 디글리치 필터링(Deglitch Filtering) 등 다양한 파라미터를 구성할 수 있어 광범위한 설계 유연성을 제공한다.

STGAP4S는 완벽한 보호 기능의 플라이백 컨트롤러도 통합하고 있다. 선택적으로 사용할 수 있으며, 양극 및 음극의 게이트 구동 신호를 위한 고전압 섹션 공급을 생성해 빠르고 효율적인 SiC MOSFET의 스위칭을 구현한다. 갈바닉 절연 장벽은 로우사이드 및 하이사이드 회로 간에 6.44kV의 절연을 제공한다.

현재 공급 중인 EVALSTGAP4S 평가 보드는 두 개의 STGAP4S 드라이버가 탑재돼 하프 브리지 애플리케이션에서 해당 드라이버의 기능을 빠르게 평가해준다. 또한, 사용자가 복수의 보드를 손쉽게 연결할 수 있게 설계됐기 때문에 삼상 인버터(three-phase inverter)와 같은 보다 복잡한 토폴로지도 평가할 수 있다.

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