“魚(yú)和熊掌兼得” ROHM創(chuàng)新TDACC?技術(shù)，在小型智能功率開(kāi)關(guān)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻和高熱散能力

IPD的英文全稱(chēng)是Intelligent Power Device，即智能功率開(kāi)關(guān)器件。還有一種IPD是集成被動(dòng)器件，來(lái)自Integrated Passive Devices的縮寫(xiě)，并不在我們今天討論之列。

ROHM將IPD產(chǎn)品定義為使用半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)絲和繼電器功能的智能高低邊開(kāi)關(guān)器件。如下圖所示，IPD由功率MOS、保護(hù)電路和有源鉗位電路三個(gè)部分組成。

在小型的功率開(kāi)關(guān)器件中，低導(dǎo)通電阻和散熱能力都非常關(guān)鍵，但兩者互為矛盾，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)。而ROHM通過(guò)創(chuàng)新的TDACC?工藝，讓低導(dǎo)通電阻和高散熱能力在同一個(gè)IPD器件上得以實(shí)現(xiàn)。

近日，ROHM召開(kāi)了智能低邊開(kāi)關(guān)“BV1LExxxEFJ-C/BM2LExxxFJ-C”系列新品發(fā)布會(huì)，羅姆半導(dǎo)體（上海）有限公司技術(shù)中心經(jīng)理孫波女士進(jìn)行了精彩的分享。

IPD：用半導(dǎo)體技術(shù)取代傳統(tǒng)機(jī)械保險(xiǎn)絲和繼電器

傳統(tǒng)的機(jī)械保險(xiǎn)絲是一次性的，在過(guò)流熔斷之后必須要進(jìn)行更換，它是通過(guò)保險(xiǎn)絲自我犧牲的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電子保護(hù)的功能。傳統(tǒng)的機(jī)械繼電器，在過(guò)流保護(hù)的時(shí)候會(huì)有“咔嗒”的聲音，在車(chē)載應(yīng)用中的用戶體驗(yàn)也并不友好。而IPD智能功率開(kāi)關(guān)則可以智能地檢測(cè)線路上的過(guò)電流，從而主動(dòng)去關(guān)閉功率MOS來(lái)保護(hù)系統(tǒng)。IPD在整個(gè)電路保護(hù)的過(guò)程中，都是靜音的工作，而且無(wú)需在每次保護(hù)后進(jìn)行更換，同時(shí)還可以由主控IC通過(guò)控制端口來(lái)進(jìn)行開(kāi)斷的智能控制。

傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲和繼電器將會(huì)被IPD所取代，目前在工業(yè)市場(chǎng)上IPD的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了2.18億美元，并將持續(xù)增長(zhǎng)。而在車(chē)載市場(chǎng)上IPD的需求量也是日益增長(zhǎng)，現(xiàn)在以超過(guò)7.3億美元/年的速率在增長(zhǎng)。隨著汽車(chē)電氣化水平提高，需要開(kāi)關(guān)和保護(hù)的節(jié)點(diǎn)也越來(lái)越多，智能高低邊開(kāi)關(guān)IPD可以用于汽車(chē)各個(gè)部位的保護(hù)。大到引擎、變速箱的控制系統(tǒng)，小到各類(lèi)車(chē)身控制、照明系統(tǒng)等，IPD都可以在其中起到保護(hù)的功能。

ROHM IPD產(chǎn)品：集合工藝、設(shè)計(jì)和封裝三大優(yōu)勢(shì)

對(duì)于功率器件而言，工藝、設(shè)計(jì)和封裝都同樣重要。ROHM一直以來(lái)都是垂直整合型的生產(chǎn)體制，IPD產(chǎn)品也凝聚了工藝、電路設(shè)計(jì)、功率封裝幾大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

IPD工藝是采用了專(zhuān)用的BV生產(chǎn)線，將溝槽MOS和CMOS集成于一枚芯片中，當(dāng)前市面上包含ROHM在內(nèi)只有三家具備這樣的工藝。在IPD的電路設(shè)計(jì)上，ROHM追求易用性，開(kāi)發(fā)了多種不同的功能，包括雙重故障反饋、可調(diào)限流和壓擺率控制。IPD在功率封裝上，通過(guò)固晶材料改良，滿足了車(chē)載的需求以及功率器件散熱性的要求。

特別值得一提的是ROHM創(chuàng)新的TDACC技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)讓低導(dǎo)通電阻和高散熱能力這兩個(gè)看似互為矛盾的特性，在小型功率開(kāi)關(guān)上同時(shí)得以實(shí)現(xiàn)。如下圖所示，左側(cè)藍(lán)色部分的是普通的電路結(jié)構(gòu)，如果選擇多通道的方式，則可以實(shí)現(xiàn)較小的導(dǎo)通電阻，但會(huì)導(dǎo)致柵極上的發(fā)熱較高。如果選擇低通道的模式，雖然熱散效果有所提升，但就不能保證能夠有較低的導(dǎo)通電阻。

而采用了ROHM TDACC VDMOS技術(shù)的結(jié)構(gòu)，在通常工作時(shí)候，可以讓流過(guò)電流的通道多，這樣就實(shí)現(xiàn)了低導(dǎo)通電阻；在有源鉗位功能工作的時(shí)候，通過(guò)電路控制讓工作的柵極變少，從而提高了其散熱能力。據(jù)孫波介紹，新的IPD產(chǎn)品采用TDACC技術(shù)以后，相對(duì)于同類(lèi)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了更好的散熱性能。

全新低邊IPD產(chǎn)品：三大特色+兩大能力

ROHM的IPD產(chǎn)品分為高邊開(kāi)關(guān)和低邊開(kāi)關(guān)兩大類(lèi)，如下圖所示，每一大類(lèi)又根據(jù)產(chǎn)品功能側(cè)重不同分為四個(gè)小的類(lèi)別。而在此次發(fā)布會(huì)上介紹的新品BV1LExxxEFJ-C/BM2LExxxFJ-C，則是具備故障反饋功能的底邊開(kāi)關(guān)IPD產(chǎn)品。

新推出的BV1LExxxEFJ-C/BM2LExxxFJ-C為40V耐壓，分別為單通道和雙通道輸出。該系列產(chǎn)品具備三大特色：第一是內(nèi)置了雙熱保護(hù)和熱保護(hù)診斷功能，雙熱保護(hù)指的是具備結(jié)溫過(guò)熱檢測(cè)TSD和急劇升溫檢測(cè)（ΔTj），還增加了診斷輸出。第二大特色是可以通過(guò)有源鉗位電路保護(hù)IPD免受反電動(dòng)勢(shì)的影響。第三大特色是可以通過(guò)誤啟動(dòng)防止電路防止誤動(dòng)作。

“接觸放電耐受能力強(qiáng)”是該系列產(chǎn)品的一大特點(diǎn)，如下圖所示，在無(wú)外置器件的條件下，ROHM該系列產(chǎn)品相較普通產(chǎn)品，不論是正電壓耐受能力還是負(fù)電壓耐受能力，均有明顯提高。

“出色的抗電池電壓波動(dòng)能力”是該系列產(chǎn)品另外一大特點(diǎn)，而這一特色可以通過(guò)其誤啟動(dòng)測(cè)試功能來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。如下圖所示，在實(shí)驗(yàn)?zāi)M的誤啟動(dòng)的情況下，ROHM的底邊開(kāi)關(guān)并不會(huì)產(chǎn)生異常的電流波動(dòng)，而普通產(chǎn)品則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)小的電流波動(dòng)，從而導(dǎo)致指示LED閃爍。

結(jié)語(yǔ)

ROHM的IPD智能功率開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲和繼電器的功能替代，可以自主判斷系統(tǒng)的異常狀況，采取自關(guān)斷措施來(lái)保護(hù)系統(tǒng)安全。雖然這一器件看似簡(jiǎn)單，但憑借著ROHM特色的TDACC?技術(shù)，讓低導(dǎo)通電阻和高熱散能力在同一小型智能功率開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)成為了可能。

孫波表示，今后羅姆計(jì)劃將采用TDACC?技術(shù)的IPD專(zhuān)用工藝進(jìn)一步微細(xì)化，開(kāi)發(fā)出更低導(dǎo)通電阻、更小型、更多功能、更多通道的產(chǎn)品，通過(guò)豐富的產(chǎn)品陣容，為汽車(chē)和工業(yè)設(shè)備應(yīng)用的安全、安心和節(jié)能貢獻(xiàn)力量。