瑞薩電子推出新系列低導通電阻的智能功率器件來替換汽車應用中的繼電器,以減輕車輛重量

2016年3月14日,日本東京訊 — 全球領先的半導體解決方案供應商瑞薩電子株式會社(TSE:6723),,于今日宣布推出用于汽車電機和加熱器控制應用的六款智能功率器件(IPD)。與電子控制裝置(ECU)中通斷電流的機械繼電器相比,這些器件可提供極可靠、高性能解決方案。

 

IPD是指在執行保護功能和自診斷功能的單封裝控制電路中集成的電源IC器件,但功率MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)開關元件除外。IPD具有緊湊、輕量和功率高效的特點,且不受影響機械繼電器的接觸磨損限制,從而形成帶自保護功能的高度可靠系統。

 

之前,大多數ECU將繼電器用作其驅動電路中的開關元件,使用約100個繼電器的普通汽車也是如此。從機械繼電器向半導體開關的轉換始于照明控制等應用,且這一趨勢正逐漸擴展至其它汽車系統,如電機和加熱器控制,從而擴大了對高度可靠和高性能半導體開關器件的需求。

 

最近,日本和其它國家更嚴格的環境管控促使制造商加快了提高燃料效率的努力,從而亟需滿足減輕車輛重量、設計更緊湊和更輕質的ECU以及低功耗的要求。

但由于機械繼電器在繼電器盒(也稱作接線盒)中維護,當確定好線束敷設且配置位置受限時,制造輕型車輛會變得更加困難。接線盒負責車輛內的功率分布,其中裝有多個機械繼電器。

 

這種情況導致如下需求不斷增長,即解除繼電器盒中的布置限制,并通過配置帶半導體開關和自保護功能的繼電器盒,使線束敷設具有更大靈活性。

 

但常規半導體開關已不適用于處理大電流,妨礙了之前對半導體繼電器盒的研發。因此,使用常規半導體開關時很難處理高電流負荷。

 

多年來,瑞薩電子已推出用于汽車車身應用的IPD,它有助于實現緊ECU緊湊/輕量、高性能和低功耗的性能。瑞薩電子已利用其長期經驗和專業知識,生產出支持大電流應用的低導通電阻和高故障容差的新型IPD。

 

新型IPD的關鍵特性:

(1) 低導通電阻的損耗降低,且具有高可靠性,適合廣泛的大電流應用
之前,使用機械繼電器或并聯連接的多個半導體開關來處理大電流應用中的切換。新型IPD集成了瑞薩的低損耗技術、新制造工藝和2μm的電芯,可實現1.6 m?的導通電阻(RAJ280002,Tch = 25°C時的典型值)。這樣促使人們在大電流應用中采用此新產品,此外新設備可以采用它來替換常規機械繼電器,不但能夠減小安裝區域,還有助于實現更小、 更輕型的ECU。作為固態設備,IPD具有極高的可靠性和性能水平,可進行高達1億次切換操作而不會發生退化。相較于典型機械繼電器中約1000萬次的循 環,IPD性能大大增強。

 

(2) 低電源電壓和內置診斷功能,為導通電阻特性提供了保障
μPD166033是瑞薩早期的設備,當電源電壓降至4.5V,它會切換至關閉狀態,從而發揮防止故障的保護功能。新型IPD包含增強功能,即當從電池獲 得的電壓暫時下降(如啟動電機啟動)時,這種IPD可提供持續操作支持。在3.2V的電源電壓條件下,其具有良好的導通電阻特性,這一點使得IPD可用于 起動電機啟動時可能發生故障的應用,如驅動器在紅色尾燈亮時關閉發動機以防止發動機怠速的情況。IPD同時也具有內置診斷功能和相稱的負荷感應功能。當檢 測到負荷條件異常時,它可以清楚確定標記為系統/控制器的故障信號。因為可以獲得模擬電流感應饋電,所以無需添加額外的負荷電流傳感元件。


(3) 出色的故障容差,有助于開發更小、更廉價的ECU
在使用電機和螺線管等電感負載(L負載)的應用中,當設備從接通狀態轉為關斷狀態時,聚集在L負載中能量產生的反電動勢會損壞或破壞設備。新型設備的 RAJ280002具有對此能量的抵御能力(有源箝位公差(EAS))從可比瑞薩早期設備的260mJ達到1700mJ,從而擴大了新型IPD用于大電流 應用的范圍。在一些應用中,可能不需要作為外部保護元件的飛輪(再生)二極管,這樣有助于開發更緊湊的ECU并降低系統的總成本。


2016年06月15日    網絡

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