“魚和熊掌兼得” ROHM創(chuàng)新TDACC?技術，在小型智能功率開關中同時實現(xiàn)低導通電阻和高熱散能力

IPD的英文全稱是Intelligent Power Device，即智能功率開關器件。還有一種IPD是集成被動器件，來自Integrated Passive Devices的縮寫，并不在我們今天討論之列。

ROHM將IPD產(chǎn)品定義為使用半導體技術來實現(xiàn)保險絲和繼電器功能的智能高低邊開關器件。如下圖所示，IPD由功率MOS、保護電路和有源鉗位電路三個部分組成。

在小型的功率開關器件中，低導通電阻和散熱能力都非常關鍵，但兩者互為矛盾，難以同時實現(xiàn)。而ROHM通過創(chuàng)新的TDACC?工藝，讓低導通電阻和高散熱能力在同一個IPD器件上得以實現(xiàn)。

近日，ROHM召開了智能低邊開關“BV1LExxxEFJ-C/BM2LExxxFJ-C”系列新品發(fā)布會，羅姆半導體（上海）有限公司技術中心經(jīng)理孫波女士進行了精彩的分享。

IPD：用半導體技術取代傳統(tǒng)機械保險絲和繼電器

傳統(tǒng)的機械保險絲是一次性的，在過流熔斷之后必須要進行更換，它是通過保險絲自我犧牲的方式來實現(xiàn)電子保護的功能。傳統(tǒng)的機械繼電器，在過流保護的時候會有“咔嗒”的聲音，在車載應用中的用戶體驗也并不友好。而IPD智能功率開關則可以智能地檢測線路上的過電流，從而主動去關閉功率MOS來保護系統(tǒng)。IPD在整個電路保護的過程中，都是靜音的工作，而且無需在每次保護后進行更換，同時還可以由主控IC通過控制端口來進行開斷的智能控制。

傳統(tǒng)保險絲和繼電器將會被IPD所取代，目前在工業(yè)市場上IPD的規(guī)模已經(jīng)達到了2.18億美元，并將持續(xù)增長。而在車載市場上IPD的需求量也是日益增長，現(xiàn)在以超過7.3億美元/年的速率在增長。隨著汽車電氣化水平提高，需要開關和保護的節(jié)點也越來越多，智能高低邊開關IPD可以用于汽車各個部位的保護。大到引擎、變速箱的控制系統(tǒng)，小到各類車身控制、照明系統(tǒng)等，IPD都可以在其中起到保護的功能。

ROHM IPD產(chǎn)品：集合工藝、設計和封裝三大優(yōu)勢

對于功率器件而言，工藝、設計和封裝都同樣重要。ROHM一直以來都是垂直整合型的生產(chǎn)體制，IPD產(chǎn)品也凝聚了工藝、電路設計、功率封裝幾大技術優(yōu)勢。

IPD工藝是采用了專用的BV生產(chǎn)線，將溝槽MOS和CMOS集成于一枚芯片中，當前市面上包含ROHM在內(nèi)只有三家具備這樣的工藝。在IPD的電路設計上，ROHM追求易用性，開發(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，通過固晶材料改良，滿足了車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，這項技術讓低導通電阻和高散熱能力這兩個看似互為矛盾的特性，在小型功率開關上同時得以實現(xiàn)。如下圖所示，左側(cè)藍色部分的是普通的電路結(jié)構，如果選擇多通道的方式，則可以實現(xiàn)較小的導通電阻，但會導致柵極上的發(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通電阻。

而采用了ROHM TDACC VDMOS技術的結(jié)構，在通常工作時候，可以讓流過電流的通道多，這樣就實現(xiàn)了低導通電阻；在有源鉗位功能工作的時候，通過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技術以后，相對于同類產(chǎn)品實現(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)品分為高邊開關和低邊開關兩大類，如下圖所示，每一大類又根據(jù)產(chǎn)品功能側(cè)重不同分為四個小的類別。而在此次發(fā)布會上介紹的新品BV1LExxxEFJ-C/BM2LExxxFJ-C，則是具備故障反饋功能的底邊開關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)置了雙熱保護和熱保護診斷功能，雙熱保護指的是具備結(jié)溫過熱檢測TSD和急劇升溫檢測（ΔTj），還增加了診斷輸出。第二大特色是可以通過有源鉗位電路保護IPD免受反電動勢的影響。第三大特色是可以通過誤啟動防止電路防止誤動作。

“接觸放電耐受能力強”是該系列產(chǎn)品的一大特點，如下圖所示，在無外置器件的條件下，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電壓耐受能力，均有明顯提高。

“出色的抗電池電壓波動能力”是該系列產(chǎn)品另外一大特點，而這一特色可以通過其誤啟動測試功能來進行驗證。如下圖所示，在實驗模擬的誤啟動的情況下，ROHM的底邊開關并不會產(chǎn)生異常的電流波動，而普通產(chǎn)品則會產(chǎn)生一個小的電流波動，從而導致指示LED閃爍。

結(jié)語

ROHM的IPD智能功率開關，實現(xiàn)了傳統(tǒng)保險絲和繼電器的功能替代，可以自主判斷系統(tǒng)的異常狀況，采取自關斷措施來保護系統(tǒng)安全。雖然這一器件看似簡單，但憑借著ROHM特色的TDACC?技術，讓低導通電阻和高熱散能力在同一小型智能功率開關實現(xiàn)成為了可能。

孫波表示，今后羅姆計劃將采用TDACC?技術的IPD專用工藝進一步微細化，開發(fā)出更低導通電阻、更小型、更多功能、更多通道的產(chǎn)品，通過豐富的產(chǎn)品陣容，為汽車和工業(yè)設備應用的安全、安心和節(jié)能貢獻力量。