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過流保護的高低邊開關爲何要“智能”的?

時間:2019-11-28 作者:劉于葦 閱讀:
智能高低邊開關是一種保護電子電路免受電擊穿破壞(異常時的過電流)的元器件。與以往保護用的保險絲不同,它能利用半導體技術,內置保護電路和能量吸收電路,及時出現異常的電能(異常時的過電流)也不會損壞。可在不損壞或劣化的前提下保護電路,因此也被稱爲半導體保險絲,非常有助于構建免維護的系統……
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2019年11月27日,罗姆半导体(ROHM Semiconductor)在深圳举办了“2019 ROHM科技展”,作为罗姆自主举办的地方性展会,自2013年至今已举办了六年。今年是第三次在深圳举办,以“罗姆对智能生活的贡献”为主题,展示罗姆在汽車電子解決方案、SiC電源解決方案、傳感器/無線和模擬/電機等四大領域的最新産品與解決方案。DyuEETC-電子工程專輯

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在这次科技展上,羅姆半導體(深圳)有限公司技術中心經理蘇勇錦介绍了罗姆面向汽车引擎控制单元和变速箱控制单元等车载电装系统用的ECU(电子控制单元),开发的具有41V耐压双通道输出的智能高边開關“BV2Hx045EFU-C”(BV2HC045EFU-C / BV2HD045EFU-C)。同时,他还为《電子工程專輯》等媒体科普了智能高边開關的技术特点和应用领域。DyuEETC-電子工程專輯

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羅姆半導體(深圳)有限公司技術中心經理蘇勇錦DyuEETC-電子工程專輯

什麽是高低邊開關?

智能高低邊開關是一種保護電子電路免受電擊穿破壞(異常時的過電流)的元器件。與以往保護用的保險絲不同,它能利用半導體技術,內置保護電路和能量吸收電路,及時出現異常的電能(異常時的過電流)也不會損壞。可在不損壞或劣化的前提下保護電路,因此也被稱爲半導體保險絲,非常有助于構建免維護的系統。DyuEETC-電子工程專輯
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高邊開關和低邊開關的區分,主要是相對于負載(外部電路),將開關配置在電源端則爲高邊,配置在GND端則爲低邊。DyuEETC-電子工程專輯

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兩者的使用方法也有所不同。智能高邊開關的功能是:可通過直接切斷自電源的電流。直接切斷,因此相對于負載保護能力更高。智能低邊開關則通過開關切斷在GND的電流路徑來保護負載,在存在多種電源時,可以使用低邊開關,常用來替換以往的MOSFET。DyuEETC-電子工程專輯

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爲什麽要用“智能”的?

近年來,伴隨著電動汽車和自動駕駛等技術創新的發展,汽車領域的電子化日益普及,要想構建更安全的車載系統,就必須考慮到緊急狀態下降低事故風險和規模的“功能安全”。其中,作爲ECU系統異常時流過的過電流對策,一般采用通過自身熔斷來保護系統的保險絲,但這種方案存在熔斷後的保養和經年老化的課題,所以采用智能高低邊開關(半導體保險絲)的方案日益增加。DyuEETC-電子工程專輯
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不過,普通智能高邊開關僅支持啓動時的浪湧電流保護,啓動之後的穩態電流則需要使用微控制器和過電流檢測IC等進行過電流保護。此時,當檢測到穩態電流的過電流時,會通過微控制器的使能信號來控制智能高邊開關輸出(ON/OFF),因此,在某些智能高邊開關輸出端的後段電路的電容器容值條件下,受啓動時的浪湧電流影響,可能會導致反複進行過電流檢測與複位的失控狀態。DyuEETC-電子工程專輯

而“罗姆这款新产品是业界首款利用独有的过电流保护功能,可独立保护系统免受浪涌电流和稳态电流过电流的智能高边開關。” 苏勇锦表示,“不仅如此,在发生过电流等异常时,还可将相应的错误信号发送到微控制器,有助于建立系统的‘功能安全’。”DyuEETC-電子工程專輯
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“新産品可以獨立地保護系統免受浪湧電流和穩態電流中的過電流的影響,因此,與普通産品的解決方案相比,可提供可靠性高、部件數量少的解決方案,有助于打造更安全的系統。另外,過電流保護的範圍還可以通過變更外置電容器和電阻器的常數,來自由調整浪湧電流的保護時間和穩態電流的異常電流設置值,,因此可使用于各種系統。”他補充道。DyuEETC-電子工程專輯
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通過獨有的過電流保護功能獨立保護系統免受過電流影響,與普通産品的解決方案相比,可減少部件7個,可縮減70%的安裝面積。DyuEETC-電子工程專輯

用途廣泛

按照车载市场关键词CASE(Connected Autonomous Shared Electric),在电动化(Electric)领域,罗姆的SiC功率器件和电源解决方案关键词是节能和小型化;在自动驾驶(Autonomous)领域,高清液晶面板用芯片组及电源监控IC,关键词是功能安全。这类高边開關跨越上述两个领域,适用于引擎控制单元、变速箱控制单元、怠速停止控制单元、车灯、油压悬挂控制单元和防抱死制动系统等车载电装系统的ECU保护。另外,作为没有切换音的半导体開關,还可广泛使用于继电器(电路的切换)应用中。DyuEETC-電子工程專輯

“不仅限于车载,每年1000亿日元以上的智能高低边開關全球目标市场,正在以CAGR+7%的速度增长。” 苏勇锦说到。DyuEETC-電子工程專輯

据介绍,该智能高边開關已于2019年6月开始出售样品(样品价格 500日元/个,不含税),计划于2020年1月开始暂以月产100万个的规模投入量产。前期工序的生产基地为ROHM Co., Ltd.(日本京都),后期工序的生产基地为ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd.(泰国)。DyuEETC-電子工程專輯

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羅姆科技展上那些有趣的産品

科技展上的产品更是五花八门,但从数量来看,罗姆绝对是把汽車電子作为了今后的主要方向。DyuEETC-電子工程專輯

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如今,汽車領域的電子化進程已經勢不可擋,其中包括“動力傳動系統的電動化”、“自動駕駛”等。對安全、環保、舒適的關注度也日益提高。而掌握這些技術革新命脈的是半導體和電子産品。此次,羅姆展出了搭載其元器件産品的“儀表盤”、“電動泵”、“尾燈”以及“後視鏡”等組件演示機。DyuEETC-電子工程專輯
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汽車電子解决方案演示机DyuEETC-電子工程專輯

模擬技術産品方面,展示了從電阻器到分立式元器件、LSI,以及模塊等産品,其核心是模擬電源解決方案。功率元器件,則是以SiC功率元器件爲核心的電源解決方案,特別展出了采用SiC功率元器件的純電動汽車演示機,切身感受節能效果。DyuEETC-電子工程專輯
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采用SiC功率元器件的純電動汽車演示機DyuEETC-電子工程專輯

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劉于葦
電子工程專輯(EETimes China)副主分析师。
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