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瑞薩電子低導通電阻智慧功率器件來替換汽車應用中繼電器

作者:由 講故事談人生 發表于 詩詞日期:2021-12-19

面電阻影響什麼

瑞薩電子低導通電阻智慧功率器件來替換汽車應用中繼電器

瑞薩電子功率(IPD)帶極低導通電阻,可應用於領域

2016年3月14日,日本東京訊——全球領先的解決方案供應商瑞薩電子株式會社(TSE:6723),,於今日宣佈推出用於汽車電機和加熱器控制應用的六款智慧功率器件(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、高效能解決方案。

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整合的IC器件,但功率MOSFET(金氧半導體場效應電晶體)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於照明控制等應用,且這一趨勢正逐漸擴充套件至其它汽車系統,如電機和加熱器控制,從而擴大了對高度可靠和高效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製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以及的要求。

但由於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,製造輕型車輛會變得更加困難。接線盒負責車輛內的功率分佈,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佈置限制,並透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於處理大電流,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,瑞薩電子已推出用於汽車車身應用的IPD,它有助於實現緊ECU緊湊/輕量、高效能和低功耗的效能。瑞薩電子已利用其長期經驗和專業知識,生產出支援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,使用機械繼電器或並聯連線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 mΩ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採用此新產品,此外新裝置可以採用它來替換常規機械繼電器,不但能夠減小安裝區域,還有助於實現更小、更輕型的ECU。作為固態裝置,IPD具有極高的可靠性和效能水平,可進行高達1億次切換操作而不會發生退化。相較於典型機械繼電器中約1000萬次的迴圈,IPD效能大大增強。

(2) 低電源電壓和內建診斷功能,為導通電阻特性提供了保障

µPD166033是瑞薩早期的裝置,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可提供持續操作支援。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可用於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同時也具有內建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/控制器的故障訊號。因為可以獲得模擬電流感應饋電,所以無需新增額外的負荷電流感測元件。

(3) 出色的故障容差,有助於開發更小、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,當裝置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裝置。新型裝置的RAJ280002具有對此能量的抵禦能力(有源箝位公差(EAS))從可比瑞薩早期裝置的260mJ達到1700mJ,從而擴大了新型IPD用於大電流應用的範圍。在一些應用中,可能不需要作為外部保護元件的飛輪(再生)二極體,這樣有助於開發更緊湊的ECU並降低系統的總成本。

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