Application Auto Motive
OFF Board
EV 오프보드 충전 스테이션
Off-board Charger for EV
오프보드 충전기(Off-board charger)는
AC 전력을 받아 자체적으로 DC 전원으로 변환하여
전기차 배터리를 직접 충전하는 외부 충전 장치를 말합니다.
즉, 차량에 탑재되는 온보드 충전기(On-board charger, OBC)와 달리,
충전기 자체에 AC/DC 변환 기능이 있어 별도로 설치되며
급속 충전(DC 충전) 방식에 주로
사용됩니다.
오프보드 충전기
Off-Board Charger
오프보드 충전기에서는 EV의 편리성을 높이기 위해
급속 충전 기술이 반드시 필요합니다.
이를 위해 고주파 스위칭이 필요하며, 동시에 고효율화도 요구됩니다.
저희은 SiC 디바이스를
중심으로 하는 각종 파워 반도체를 라인업으로
고속 충전과 고효율화에 기여합니다.
AP SEMI는 특히 전자조사를 통한 TRR 스피드를 대폭 개선한
슈퍼정션모스펫을 출시하여 빠른 스위칭스피드 구동에 적합하도록
다양한 고출력 MOSFET와 RECTIFIER 제품군을
라인업하고 있습니다.
01
DCDC Converter Topology
of Quick charger for EV
02
고출력 파워 트랜지스터
High Power TR
LED 컨버터(SMPS)에서는 입력 전압을 원하는 DC 전압으로 변환하고,
LED에 안정적인 전류와 전압을 공급하는 스위칭 역할을 하는
파워TR로 전력용 MOSFET이 사용됩니다.
MOSFET의 특성은 컨버터의 효율과 노이즈 저감 성능에 큰 영향을 미치므로,
LED 조명 설계 시 MOSFET의 특성을 충분히 고려해야 합니다.
MOSFET의 적용 01
고효율 전력 제어
MOSFET의 특성(예: 온저항, 스위칭 속도)에 따라 컨버터의 효율이 달라지므로,
높은 효율을 갖는 MOSFET을 선택 합니다.
MOSFET의 적용 02
발열
높은 전류가 흐르는 obc 컨버터는 열이 발생하므로, 적절한 방열 대책을 고려하여
열 발생이 적고 내구성이 좋은 MOSFET을 선택해야하며 패키지의 종류에 따라서
열방출 능력의 차이가
크므로 PD(Power Dissipation)를 확인하여 선택하여야 합니다.
MOSFET의 적용 03
전압 및 전류
LED 컨버터에 필요한 입력 전압 및 출력 전류를 처리할 수 있는
충분한 사양의 MOSFET을 선택해야 합니다.
03
MOSFET의 종류와 특성
-
01
플래나(Planar) MOSFET
• 장점
구조가 간단하고 제조가 용이하여 많기가 낮고, 낮은 노이즈 특성을 가지고 있어서
EMI 특성 좋습니다.• 단점
소자의 ON 저항(RDS(on))이 크고 스위칭 속도가 느리며 동일 내압에서 소자
크기가 커지고 효율이 낮아집니다. -
02
슈퍼정션(Super Junction) MOSFET
• 장점
플래나 MOSFET보다 ON 저항(R_DS(on))과 게이트 전하량(Qg)이 크게 낮아져
효율이 향상되고, 고속 스위칭 성능을 가집니다.• 단점
Planar 타입보다 PN Junction의 면적이 커서 ON-OFF 전환 시 발생하는
역회복 전류(irr)가 많고, 고속 스위칭 시 노이즈가 클 편이며, 고집적 구조를 구현
하기 때문에 비용이 비싼 편입니다. -
03
SiC MOSFET (실리콘 카바이드)
• 장점
Si보다 넓은 밴드갭을 가지고 있어서 고온 및 고전압에서도 뛰어난 성능을 발휘하며,
낮은 전도 손실과 높은 스위칭 속도로 높은 효율을 제공합니다. 특히, 전기차 인버터,
OBC(온보드 충전기) 등 전력 변환 장치에 적합합니다.• 단점
2000℃ 이상의 고온 공정 공정이 필요하여 이로 인해 시간이 많이 걸리고 비용이
매우 많이 증가하여 높은 가격과 신뢰성 문제(SiO2와 SiC 계면 문제)로 수율이
낮아 상용화 시 공급 문제가 될 수 있습니다. -
04
GaN MOSFET (질화갈륨)
• 장점
SiC보다 더 높은 전자 이동도를 가져 매우 빠른 스위칭 속도가 가능하고, 낮은 전도
저항으로 전력 손실을 최소화하고 전력 밀도를 높일 수 있어서 소형 전력 공급 장치의
크기, 무게를 줄이고 효율을 높일 수 있습니다.• 단점
SiC보다 긴 전도성이 높아 가능한 전력 밀도가 제한될 수 있으며, 수율, 신뢰성
문제가 여전히 존재합니다.
MOSFET 라인업
04
정류다이오드Rectifier Diode
파워컨버터에서 렉티파이어 다이오드의 순방향전압은 파워손실과 직결됨으로
효율을 높이기 위해서는 고효율 파워 다이오드를 사용하여야 한다.
그리고 스위칭에 의한 손실을 줄이기 위해서 역회복시간
(TRR : Reverse Recovery Time)이
짧은 다이오드를 사용함으로써 효율을 올리고 손실을 최소화 하게 됩니다.
정류기(Standard Rectifier)
TRR이 2-20micro Sec.로 느린 역회복 특성을 가진 정류 Diode로 주로 Adapter나
Power Supply의 1차 정류 혹은 완구등의 저주파 회로에 사용
고속정류기(Fast recovery Rectifier)
TRR이 100~750nano Sec. 인 정류 Diode로 고주파 (20~50Khz) 회로에 사용
초고속정류기(Ultra Fast Recovery Rectifier)
TRR이 35~75nano Sec. 인 정류 Diode로 Fast Recovery Rectifier보다 열 발생이 적어 주로 고전압(400V~1000V), 고주파 (50Khz 이상) 회로에 사용
초고속 고효율 정류기(Ultra High Efficient Rectifier)
TRR이 10~35 nano Sec. 인 고속 정류 Diode로 낮은 저항이 ($V_F$) 낮아 열 발생이 적습니다.
저전압(최고 200~600V), 고주파(50~200Khz) 회로에
사용
쇼트키 정류기(Schottky Barrier Rectifier)
내부저항이 매우 낮고 동작속도가 빠른 대신 사용 전압이 낮고 누설 전류가 큽니다.
주로 고주파 대전류 저전압 정류에 사용됩니다
고효율 쇼트키 정류기(Ultra Low $V_F$ Schottky Rectifier)
일반 쇼트키보다 트렌치 공정을 사용하여 순방향 전압을 대폭 낮춘 쇼트키 정류기
05
포토커플러
Photo Coupler, Optocoupler, Isolator
포토커플러는 내부의 obc가 켜지면서 내뿜는 빛이 포토 트랜지스터(수광부)를
작동시켜, 입력 회로와 출력 회로를 전기적으로 절연된 상태에서
신호를 전달하는 소자입니다. 입력 회로의
전기 신호가 obc에 전류를
흘려 빛을 발생시키면, 이 빛이 포토 트랜지스터를 통과하여 출력 회로에
전류를 흘려주는 방식으로 동작하며, 이를 통해 두 회로 간의
신호 전달이 이루어집니다.
06
션트레귤레이터
Shunt Regulator
션트 레귤레이터는 입력 전압의 변동이나 부하 변화에도 불구하고
안정적인 출력을 유지하기 위해 전압을 조절하는 장치입니다.
'션트'는 전류를 흘려보내는 부하에 병렬로 연결되어 전압을
조절하는 방식을 의미하며, 이 션트와 같은 원리로 작동하여
특정 전압 레벨로 안정화된 전력을 공급하는 역할을 합니다.
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