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RHOM 4ピンパッケージ（ケルビン接続）

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ローム（ROHM）が提供する4ピンパッケージ（TO-247-4Lなど）は、**「ケルビン接続（Kelvin Connection）」**を用いることで、高速スイッチング時の誤動作や損失を劇的に改善します。

シングルトランジスタ駆動におけるクロストークや誤動作を防ぐ上で、なぜこの「4つ目のピン」が重要なのか、その原理を解説します。

1. 3ピンパッケージの問題点：共通ソースインダクタンス

従来の3ピンパッケージでは、**パワー回路（大電流が流れる道）とゲート駆動回路（制御信号が流れる道）**が、デバイス内部のソース端子までの「共通のインダクタンス（寄生インダクタンス LS）」を共有しています。

何が起きるのか？

  1. 急峻な電流変化 (di/dt): スイッチング時、メイン回路に数＋アンペアの電流が極めて短時間で流れます。

  2. 逆起電力の発生: ソース端子の寄生インダクタンスにより、電圧VL = LS  x  (di/dt) が発生します。

  3. 実効ゲート電圧の低下: この電圧 $V_L$ は、外部から与えたゲート電圧（VGS）を打ち消す方向に働きます。

    • 結果: 本来のスピードでスイッチングできず、ターンオン／オフが遅くなり、スイッチング損失が増大します。また、この電圧変動がゲート回路に跳ね返り、クロストーク（誤動作）の一因となります。

2. 4ピンパッケージ（ケルビン接続）の原理

4ピンパッケージでは、メイン電流が流れる「パワーソース」とは別に、制御信号専用の**「ドライバソース（ケルビンソース）」**端子が設けられています。

仕組みとメリット

  • 回路の分離: ゲート駆動回路の帰路をドライバソース端子に接続することで、大電流が流れるパワーソース側のインダクタンス LS をバイパスします。

  • 正確な制御: ゲートドライバはチップ直近のソース電位を基準に電圧を印加できるため、di/dt による電圧降下（VL）の影響を受けません。

  • 高速化と安定化: VGS が安定するため、SiC本来の高速な立ち上がり性能を引き出すことができ、スイッチング損失を最大35%程度削減（ローム発表値）することが可能です。

3. クロストーク抑制への効果

クロストークのメカニズムの一つに、ソース電位の激しい変動がゲート・ソース間電圧を揺さぶるパターンがありますが、ケルビン接続はこの影響を最小限に抑えます。

  • 正のスパイク抑制: パワー回路の di/dt に起因するソース電位の浮き上がりをゲート回路が拾わなくなるため、意図しないON（誤点灯）を防ぎやすくなります。

  • 負のスパイク抑制: 同様に、ターンオフ時の負方向への振れも抑えられるため、ゲート酸化膜へのストレスを軽減できます。

💡 導入時の注意点

ケルビン接続の効果を最大限発揮するためには、基板レイアウトが非常に重要です。

  • ゲートドライバのGNDをどこに繋ぐか: 必ず「ドライバソース端子（4番ピン）」に接続し、メインのパワーGNDとは基板上で分離する必要があります。

  • 配線ループ: ゲート線とケルビンソース線のペアは、極力短く、平行に配線してループ面積を小さくすることがノイズ対策の鉄則です。

 

 

出典：Google Gemini

 

 

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