瑞萨电子推出新系列低导通电阻的智能功率器件来替换汽车应用中的继电器，以减轻车辆重量

发布于：2016/3/28 0:00:00 | 739 次阅读

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    2016年3月14日，瑞萨电子宣布推出用于汽车电机和加热器控制应用的六款智能功率器件(IPD)。与电子控制装置(ECU)中通断电流的机械继电器相比，这些器件可提供极可靠、高性能解决方案。
    IPD是指在执行保护功能和自诊断功能的单封装控制电路中集成的电源IC器件，但功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)开关元件除外。IPD具有紧凑、轻量和功率高效的特点，且不受影响机械继电器的接触磨损限制，从而形成带自保护功能的高度可靠系统。
    之前，大多数ECU将继电器用作其驱动电路中的开关元件，使用约100个继电器的普通汽车也是如此。从机械继电器向半导体开关的转换始于照明控制等应用，且这一趋势正逐渐扩展至其它汽车系统，如电机和加热器控制，从而扩大了对高度可靠和高性能半导体开关器件的需求。
    最近，日本和其它国家更严格的环境管控促使制造商加快了提高燃料效率的努力，从而亟需满足减轻车辆重量、设计更紧凑和更轻质的ECU以及低功耗的要求。
    但由于机械继电器在继电器盒(也称作接线盒)中维护，当确定好线束敷设且配置位置受，制造轻型车辆会变得更加困难。接线盒负责车辆内的功率分布，其中装有多个机械继电器。
    这种情况导致如下需求不断增长，即解除继电器盒中的布置限制，并通过配置带半导体开关和自保护功能的继电器盒，使线束敷设具有更大灵活性。
    但常规半导体开关已不适用于处理大电流，妨碍了之前对半导体继电器盒的研发。因此，使用常规半导体开关时很难处理高电流负荷。
    多年来，瑞萨电子已推出用于汽车车身应用的IPD，它有助于实现紧ECU紧凑/轻量、高性能和低功耗的性能。瑞萨电子已利用其长期经验和知识，生产出支持大电流应用的低导通电阻和高故障容差的新型IPD。
    新型IPD的关键特性：
    (1) 低导通电阻的损耗降低，且具有高可靠性，适合广泛的大电流应用
    之前，使用机械继电器或并联连接的多个半导体开关来处理大电流应用中的切换。新型IPD集成了瑞萨的低损耗技术、新制造工艺和2µm的电芯，可实现1.6 mΩ的导通电阻(RAJ280002，Tch = 25°C时的典型值)。这样促使人们在大电流应用中采用此新产品，此外新设备可以采用它来替换常规机械继电器，不但能够减小安装区域，还有助于实现更小、更轻型的ECU。作为固态设备，IPD具有极高的可靠性和性能水平，可进行高达1亿次切换操作而不会发生退化。相较于典型机械继电器中约1000万次的循环，IPD性能大大增强。
    (2) 低电源电压和内置诊断功能，为导通电阻特性提供了保障
   　µPD166033是瑞萨早期的设备，当电源电压降至4.5V，它会切换至关闭状态，从而发挥防止故障的保护功能。新型IPD包含增强功能，即当从电池获得的电压暂时下降(如启动电机启动)时，这种IPD可提供持续操作支持。在3.2V的电源电压条件下，其具有良好的导通电阻特性，这一点使得IPD可用于起动电机启动时可能发生故障的应用，如驱动器在红色尾灯亮时关闭发动机以防止发动机怠速的情况。IPD同时也具有内置诊断功能和相称的负荷感应功能。当检测到负荷条件异常时，它可以清楚确定标记为系统/控制器的故障信号。因为可以获得模拟电流感应馈电，所以无需添加额外的负荷电流传感元件。
    (3) 出色的故障容差，有助于开发更小、更廉价的ECU
    在使用电机和螺线管等电感负载(L负载)的应用中，当设备从接通状态转为关断状态时，聚集在L负载中能量产生的反电动势会损坏或破坏设备。新型设备的RAJ280002具有对此能量的抵御能力(有源箝位公差(EAS))从可比瑞萨早期设备的260mJ达到1700mJ，从而扩大了新型IPD用于大电流应用的范围。在一些应用中，可能不需要作为外部保护元件的飞轮(再生)二极管，这样有助于开发更紧凑的ECU并降低系统的总成本。
    价格和供货情况
    现已可定购新型IPD的样品。价格因产品型号而异。RAJ280002的定价为每件4美元。计划自2017年1月开始量产，预计到2018年1月月产量可达到85万件。(价格和供货情况如有变更，恕不另行通知。)

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