TI、SiCを効率よく�~動するドライバICでEVの走行�{(di┐o)�`を��ばす
Texas Instruments（TI）が開発したSiCパワートランジスタ向けのゲートドライバIC����「UCC5880-Q1」は、SiCパワーMOSFETの�L(f┘ng)点を解消したドライバICだ（図1）。SiCはIGBTと比べ、少数キャリアの蓄積時間がない分、高�]にスイッチできる。しかし、オーバーシュートやリンギングなどのノイズを発�擇靴�ちになる。TIのチップはこの�L(f┘ng)点を解消した。
図1 SiCの効率を�屬欧襯疋薀ぅ�IC 出�Z：Texas Instruments
TIの考え��(sh┫)はSiCの効率を�{求するもので、その�T果、効率が�屬�った分だけ�踉��{(di┐o)�`が��びる、というもの。このため少しでも効率を高めることで、電気�O動�Zの�踉��{(di┐o)�`を�Pばそうとしている。このICを使えば効率は最�j(lu┛)2%�屬�り、1�vの充電で走行できる�{(di┐o)�`は11.2km�Pびるという。走行中にバッテリ電圧を検出しながらドライブするスルーレートを変えることで効率を�屬欧討い���(sh┫)法を紹介する（参考�@料1）。
ただし、効率だけを�{求して高�]スイッチングを�{求しすぎると、今度は高い��(c┬)渡電圧（ノイズ）を発�擇�、パワートランジスタを破�sしてしまう恐れがある。そこで、そのオーバーシュート電圧��性を調べた。トランジスタをオフからオンに変化させるとスイッチング��失は低下する。しかし、高�]に変化させると��峻に立ち�屬�る、すなわちV/μsで表現されるスルーレートが��になればなるほど、オーバーシュート電圧は��(c┬)渡的に高くなる（図2）。
図2 スルーレートを��峻にすると��失は��(f┫)るがオーバーシュート電圧は高まる 出�Z：Texas Instruments
ゲートドライブの電荷（電流）をリアルタイムでうまく調�Dできれば、オーバーシュート電圧と効率アップのトレードオフから最適値を見つけることができる。そこで、高電圧バッテリのエネルギーサイクル（充放電��性）を見ると、バッテリ電圧が高ければ高いほどオーバーシュート電圧も高くなるため、バッテリパック電圧��性を見ながらゲートドライブ電荷（��(c┬)渡電流）を調�Iする。
図3 バッテリ電圧の低下曲線を考慮しながらドライブのスルーレートを調�Dする 出�Z：Texas Instruments
バッテリの電荷が100%から80%になるとバッテリパック電圧は420Vから370V�Zくまで低下するが、この間はドライブを弱めてオーバーシュート電圧を下げるようにする（図3）。しかしバッテリ電圧が80%から20%に下がっている間は、オーバーシュート電圧が低いため、��峻なスルーレートでドライブを��(d┛ng)め、スイッチング��失を��(f┫)らしていく。
実際の�v路では、ドライブICの最終段のパワーMOSFETをハイサイド�筺▲蹇璽汽ぅ���、それぞれに2個のパワーMOSFETを集積している。それぞれドライブ電流の�j(lu┛)きなトランジスタと小さなトランジスタという構成にしてドライブ�ξ�の調�Dを2つのパワーMOSFETで行っている。つまり、ドライブICが�~動するSiCパワーMOSFETへのゲートドライブ�ξ�（電荷）をハイサイド��、ローサイド�笋任修譴召貭甘Dできるようにしている。
図4 ドライブICの終段パワーMOSFETを二つに分け、ドライブ�ξ�を調�Dする 出�Z：Texas Instruments
こういったバッテリ電圧の高い期間と低い期間とで、SiC パワーMOSFETのゲートドライブ�ξ�を調�Dすることでオーバーシュートとスルーレートをリアルタイムで調�Dできるようにした。1�vの充電で走行するEVを�~動するトラクションインバータのSiCパワーMOSFETの効率を�屬欧蕕譴襪茲Δ帽�夫した。このようなドライバICに絶縁型の電源モジュールとも組み合わせると����点数が��(f┫)少し、信頼性向�屬砲弔覆�るとしている。
�Z載向けの半導��デバイスではTIはレイトカマーではあるが、�pけ入れられるような����をアグレッシブに発表している。今�vもSiCを使うためのリファレンスデザインもリリースしている。
参考�@料
1. Lakkas, G, "How to maximize SiC traction inverter efficiency with real-time variable gate drive strength", TI E2E Design Support (2023/05/08)
