무접점 절연기, 광학 기반 계전기 대비 장점 제공

전자 응용 제품에 필요한 부품을 선택할 때 이미 검증된 제품에 의존하고 싶은 마음이 생길 수 있습니다. 기존 옵션에 대한 친숙함, 구형 기술의 저렴한 비용, 새로운 통합 과제에 대한 주저함 등이 새로운 옵션을 채택하는 데 걸림돌이 될 수 있습니다. 그러나 제품 설계자는 다른 대안 대신 최신 무접점 절연기(SSI) 기술을 선택하고자 할 때 '호미로 막을 것을 가래로 막게 될지' 생각해 보는 것이 좋습니다.

2024년 초, Infineon Technologies는 무접점 절연기(SSI) 제품군(그림 1)을 출시했는데, 이 제품군은 코어리스 변압기 기술을 통한 20배 더 높은 에너지 전송, 더 안정적인 회로 스위칭, 광학 기반 무접점 계전기(SSR)에서는 제공되지 않는 보호 기능을 지원합니다. 또한 전자기 계전기(EMR)에 비해 40% 낮은 턴온 전력 및 기타 이점을 제공합니다.

그림 1: Infineon의 무접점 절연기 중 하나인 iSS120R02H는 코어리스 변압기 기술을 기반으로 하며 무접점 계전기에 사용됩니다. (이미지 출처: Infineon Technologies)

이 절연기를 사용하면 개발자는 1000V 및 100A 이상의 부하를 제어할 수 있는 강력한 맞춤형 SSR을 만들 수 있으며, 절연 장벽을 통해 에너지를 전달하여 게이트를 구동하기 위한 절연 바이어스 공급 없이도 대형 MOSFET 및 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT)를 구동할 수 있습니다.

SSI의 장기적인 이점과 신뢰성은 옵토커플러 또는 EMR 사용으로 인한 비용 절감을 상쇄할 수 있습니다. 이러한 장치를 응용 제품에 통합하는 데 초기 학습 곡선이 있을 수 있지만 이는 여느 기술 발전 단계에서나 일반적인 일입니다.

보다 간단한 전력 설계와 장기적인 신뢰성은 고객 만족의 필수 요소이므로 엔지니어는 자재 명세서 고려 사항과 장기적인 비용 간의 균형을 맞춰야 합니다. Infineon SSI의 뛰어난 성능과 전류 및 온도 보호 기능은 신뢰성을 높이고 전체 소유 비용을 낮출 수 있습니다.

가동 부품이 없다는 EMR의 특징과, 광학 기반 SSR보다 스위칭 속도가 빠르고 전력 손실이 적다는 장점을 제공하는 Infineon SSI는 전자 응용 제품에 향상된 성능, 신뢰성 및 열 효율을 제공하여 방열판의 필요성을 최소화합니다. 광학 기반 SSR의 LED는 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있지만, SSI는 장기적인 안정성을 제공하도록 설계된 코어리스 변압기 기술을 사용합니다.

Infineon SSI의 입력 측은 3.3V와 호환되며 통합 전원 공급 장치 버퍼 커패시터를 통합하며, 이 전원 공급 장치는 다이오드 구조를 에뮬레이트하는 션트 레귤레이터를 기반으로 합니다. 외부 버퍼 커패시터는 필요하지 않지만 수용할 수 있습니다. 이 제품은 게이트 구동에 직렬 또는 병렬 구성이 필요하지 않고 최대 18V의 높은 출력 전압을 제공할 수 있습니다.

Infineon에 따르면, 이 제품의 출력 전압(V_OUT)은 MOS 제어 트랜지스터(Infineon의 CoolMOS^TM 및 OptiMOS^TM 계열 전력 MOSFET, 및 TRENCHSTOP^TM IGBT 제품군 등)를 구동하기에 충분합니다. 응용 제품에서 빠른 턴온 및 턴오프, 과열 보호, 과전류 보호를 비롯한 고급 출력 측 제어 기능을 활용할 수 있습니다. 이 제품군의 모든 장치는 IEC 60747-17 및 UL1577 인증을 획득하도록 설계되었습니다.

이러한 Infineon 제품은 산업 장비부터 전력망 및 재생 에너지에 이르기까지 광범위한 고전압 및 고전류 응용 제품에서 맞춤형 SSR에 활용할 수 있습니다 배전, 전원 공급 장치, 자동 테스트 장비, 로봇 공학, 계측 시스템, 고급 배터리 관리 및 기타 다양한 응용 제품에 통합될 수 있습니다.

Infineon의 SSI 제품군에는 DSO-16-33 패키지로 제공되며 온도 센서가 통합된 CoolMOS™ S7 T-Sense 전력 MOSFET과 함께 사용하도록 맞춤화된 iSSI30R12H가 포함됩니다. 이 절연기의 입력 측은 3.3V와 호환되며 일반적으로 16mA의 공급 전류로 작동합니다.

이 제품군에는 외부 PTC 저항기와 함께 사용할 수 있는 다른 부품도 있습니다.

• iSSI20R02H, iSSI20R03H 및 iSSI20R11H(모두 DSO-8-66 패키지)
• iSSI30R11H(DSO-16-33 패키지)

Infineon은 SSI 제품군의 장치를 위한 평가 기판도 제공합니다. 예를 들어, Eval-iSSI30R12H(그림 2)에는 펄스 발생기, 마이크로 컨트롤러 또는 최소 25mA의 적절한 구동 능력을 갖춘 기타 디지털 회로에 연결할 수 있는 제어 인터페이스와 함께 AC 스위치 구성에 CoolMOS™ IPT60T022S7 MOSFET 두 개가 포함된 iSS130R12H가 포함되어 있습니다.

그림 2: EVAL-iSSI30R12H는 Infineon의 무접점 절연기 제품군으로 스위칭을 테스트하기 위한 여러 평가 키트 중 하나입니다. (이미지 출처: Infineon Technologies)

결론

Infineon의 무접점 절연기 제품군은 고객 SSR을 제작할 때 중요한 성능, 신뢰성 및 열 관리 이점을 제공합니다. 가동 부품이 없고 전자기 계전기 및 광학 기반 SSR보다 에너지 전달이 우수해, 단순히 초기 학습 곡선을 정당화하는 것이 아니라 성능이 우수하고 지속성도 강한 응용 제품을 제공할 수 있습니다.