ルネサスエレクトロニクスのIGBT保護機能内蔵フォトカプラ「PS9402」
ルネサス エレクトロニクス株式会社（代表取締役社長：赤尾 泰、以下ルネサス）はこのたび、当社としては初めて、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）（注1）保護機能を内蔵したフォトカプラ「PS9402」を製品化し、本日よりサンプル出荷を開始いたします。
新製品は、発光素子であるGaAlAs（ガリウム・アルミニウム・ヒ素）LEDと受光IC、ならびにIGBT保護用回路で構成され、モータ制御をはじめインバータ機器で使用されるIGBTを駆動するためのフォトカプラです。
新製品は、 (1)従来、外付けされていた負荷短絡検出および異常信号のマイコンへの伝達などのIGBT保護回路を内蔵するほか、(2)IGBTの誤動作を防止するアクティブミラークランプ回路を内蔵しており、(3)IGBT保護機能を内蔵したフォトカプラとしては、世界最高クラスの高速かつ低消費電力動作が可能という特長を有しております。
新製品の採用により、IGBT駆動周辺回路設計が容易になる上、1200V（ボルト）かつ100A（アンペア）クラスまでのIGBTを直接駆動することができます。また、16ピンSOP(Small Outline Package)の小型パッケージを採用しているため、システムの小型化に貢献できます。
新製品のサンプル価格は500円／個、量産は2011年度下期より月産100万個を計画しております。
フォトカプラは、入力側に電気信号を光へ変換する発光素子（LED）と、出力側に光を電気信号へ変換する受光素子をひとつのパッケージに封入しており、信号の伝達を光で行うため入力側と出力側が電気的には完全に絶縁される仕組みをもつ光結合素子です。入力側と出力側の電気的絶縁やノイズカットなど電子機器間の回路を保護することを目的として、産業機器のインバー タや家電製品などに搭載されています。
なかでも汎用イン バータや太陽光発電用インバータは、近年環境保護のためCO2排出量の削減や、省エネルギーのため電力交換における損失を低減したエネルギー効率の向上の 基盤技術として、今後さらなる市場の成長が期待されています。これらのインバータ回路は、IGBTやパワーMOSFETなどのパワーデバイスが搭載される高電圧回路とマイコンなどの制御回路で構成され、この間を電気的に絶縁するためにIGBTまたはパワーMOSFET駆動用フォトカプラが必要となります。一般にIGBTの駆動制御にはIGBT駆動用カプラを使用しますが、IGBTを保護するための保護回路が必要となり、システム設計が複雑になるという課題がありました。
新製品は、従来、マイコンと高電圧回路間に外付けされていた負荷短絡検出および異常信号のマイコンへの伝達など保護回路の内蔵によりシステム設計の容易化および小型化に貢献できます。
新製品の主な特長は、次のとおりとなっております。
（1）負荷短絡検出機能などのIGBT保護回路を内蔵
フォトカプラに接続されるIGBTに異常（短絡）が発生した際、IGBTのコレクタ－エミッタ間電圧が上昇し、IGBTが故障する可能性がある。新製品はこのIGBTの上昇したコレクタ－エミッタ間電圧を検出し、IGBTをオフする機能をもつほか、IGBTをオフする際のノイズ発生を抑制するソフトターンオフ機能、マイコンへ異常オフしたことを知らせるフォルト信号出力、さらに異常検出後は最短5マイクロ秒後に自動的に復帰するオートリセット機能を有している。
これらの保護回路の内蔵により、システム設計の容易化と同時に、システム小型化に貢献できる。
（2）IGBTの誤動作を防止するアクティブミラークランプ回路を内蔵
フォトカプラに接続されるIGBTのオフ動作の際に、コレクタ－ゲート間容量に流れる電流（ミラー電流）により、ゲート電圧が発生し誤動作を起こすことがある。アクティブミラークランプ回路を内蔵することで、ミラー電流を吸収し、ゲート電圧の上昇を防げるため、誤動作の防止が可能。
（3）高速かつ低消費電力動作の実現
ルネサス独自のBiCMOSプロセスを受光ICに採用することで、寄生容量（注2）の低減を行い、遅延時間を短縮（ｔPHL、ｔPLH≦200ns）するとともに回路駆動の消費電流を低減（Iｃｃ≦3mA）。これによりインバータ制御回路の精度向上および低消費電力化が可能となっている。また、回路電流を低く抑えたことでIGBTを駆動するシステム内の電源の小型化が可能になるため、システム全体の小型化にも貢献する。
ルネサスは、新製品を今後さらなる市場成長が期待されるインバータ機器の開発容易化および小型化に貢献できるものと位置づけ、積極的な拡販活動を展開するとともに、高温・高出力対応の製品開発を推進してまいります。
新製品の主な仕様は別紙をご参照下さい。
以 上
（注1）絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。高耐圧、大電流のスイッチング用途に使用される。
（注2）チップの内部で物理的な構造により発生する意図しない容量成分。浮遊容量とも呼ばれる。
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