日前，罗姆举办智能功率器件（Intelligent Power Device，IPD）低边开关线上产品发布会，罗姆半导体（上海）有限公司技术中心孙波介绍了刚刚推出的40V耐压单通道和双通道输出的智能低边开关产品的特点和应用，面向引擎控制单元和变速箱控制单元等车载电子系统、PLC等工业设备，此次推出的BV1LExxxEFJ-C、BM2LExxxFJ-C两个系列IPD共有8款产品。

IPD是一个跨领域的产品

在蓬勃发展的车载市场，罗姆公司重点关注CASE（Connected Autonomous Shared Electric），包括功能安全的自动驾驶领域和实现节能、小型化的电动化领域。在这方面，罗姆的重点技术和产品有三大类：功率元器件（包括功率器件、电源解决方案和各种控制IC）；模拟元器件（包括采用先进模拟技术开发的特殊的电源IC和驱动先进CPU的系统电源IC）；以及通用元器件（包括电阻器、通用IC等分立元器件和高品质晶体管、二极管产品）。而IPD（半导体保险丝和半导体继电器）是跨越上述三个领域的产品。IPD不但有助于加强实现自动化方面日益重要的安全性能，它也有助于使得系统更节能、更轻，有助于提高电动车的续航能力和性能。



近年来，在汽车和工业设备领域，特别是自动驾驶和自动化技术的创新，对安全性的要求越来越高。在进行设备开发时，必须考虑如何在紧急情况下确保功能安全。传统上，都是采用机械继电器或MOSFET来执行电子电路的ON/OFF控制，这样的系统出现故障时不具备相应的保护功能。
IPD实际上是一类高性能半导体功率开关，又叫智能功率器件及智能高低边开关。从功能安全角度看，IPD不仅具有保护功能，而且无需更换，在寿命和可靠性方面的表现也非常出色，随着时间推移，其市场规模正在不断扩大。针对市场对提升可靠性的需求，罗姆早在2014年就开始构建IPD专用工艺。此次通过进一步提高专用工艺的电流承载能力，并结合罗姆的模拟设计技术优势，打造了更广泛的产品阵容。
IPD不仅可以进行电子电路的ON/OFF控制，还内置保护功能，可防止电路受到电气故障（异常时的过电流）的影响，有助于构建安全且可靠性高的系统。新产品配置在电机和照明等被控设备的下侧（接地侧）电路中，从电路结构方面看，具有可轻松替代机械继电器和MOSFET、易于设计的优点。



与传统的机械继电器不同，IPD没有机械触点，因此在寿命、可靠性和静音方面都表现出色。另外，MOSFET作为普通的半导体开关器件，可能会因过电流而损坏，而IPD内置的保护功能可以用来构建更安全和更高可靠性的系统。



IPD的汽车应用主要是BCM（车身控制模块），用来驱动车载ECU的各种负载（动力、照明、加热等）；工业设备应用主要是PLC（可编程逻辑控制器）等。

TDACC™ 技术解决了什么问题？

本次推出的IPD新品的亮眼之处在于采用了罗姆自有的电路和器件技术——TDACC™。传统上，IPD内部的功率MOSFET关断时会因反电动势而发热，采用罗姆自有的电路和器件技术TDACC™ （热分布有源箝位控制）的新产品优化了控制流过电流的通道数量，在保持小型封装的前提下抑制了发热量并实现了低导通电阻，这些特性在小型IPD中是很难同时兼顾的。



采用TDACC™ 技术还可以进一步缩小封装，成功实现业界尚不多见的SOP-J8封装双通道输出40mΩ（导通电阻）的产品。单通道和双通道产品均有40、80、160、250mΩ多种导通电阻值可选，能够满足客户多样化的需求。另外，新产品的接触放电耐受能力（表示对过电流浪涌的耐受能力）也高于普通产品，这将有助于各种设备的安全工作。



TDACC™ 技术具有热量管理和电流控制能力，可实现更低导通电阻和更出色的散热性能，实现安全工作和减少功率损耗。

为车载应用提供保护

以车载应用为例，伴随车载电装系统的日益电子化，ECU也需要更多的保护，以实现功能安全设计，保证在紧急情况下降低风险。智能高低边开关可用于汽车各个部位的保护，需要保护功能的车载应用包括变速箱控制、引擎控制、车灯、防抱死制动系统、车身电装系统和油压悬挂控制等。



罗姆的IPD利用模拟电源LSI实现了开发和生产之间的衔接，工艺方面，IPD使用罗姆自主开发的IPD专用生产线，将沟槽MOS和CMOS集成在一个芯片中，目前只有罗姆和其他两家同行业公司拥有相同工艺。为了追求易用性，电路设计上采用双重故障反馈细分并对外通知异常模式（负载开路、对VCC和GND短路）；通过调整过电流检测和屏蔽时间对负载进行保护；通过调整压摆率来降低无线电噪声。器件采用车载功率封装，具有良好的散热性能和出色的固晶材料改良特性。所有IPD产品均在罗姆集团内部开发，提供融合先进技术的多样化产品阵容。



IPD产品的结构分为高边开关和低边开关，前者包括双重故障反馈、电流感测、过电流打嗝模式工作以及限流阈值可调型产品；后者包括标准型、故障反馈、压摆率可调和多通道产品。



新发布的40V耐压单通道/双通道输出低边IPD是BV1LExxxEFJ-C/BM2LExxxFJ-C系列，内置双TSD™ 和TSD（结温过热检测）诊断功能，不仅具备TSD和功率MOS急剧温升检测（ΔTj）功能，还新增了诊断输出功能；利用有源钳位电路保护可防止IPD免受线圈和执行机构等的电磁感应电动势的影响；误启动防止电路具有出色的抗电池电压波动能力，可防止常见的电池电压骤升时的瞬时误动作。



罗姆单通道/双通道低边开关的接触放电耐受能力均优于普通产品，可防止从带电人体向电子设备放电的静电现象。



IPD将进一步优化

据介绍，新产品已于2022年10月开始暂以系列合计月产60万个的规模投入量产。现已开始网售，在Ameya360、Oneyac、Sekorm等电商平台均可购买。
罗姆计划进一步微细化采用TDACC^™ 技术的IPD专用工艺，开发更低导通电阻、更小型、更多功能、更多通道的系列IPD产品，包括低边IPD（故障反馈、压摆率可调）、高边IPD（双重故障反馈、电流感测、过电流打模式工作、限流词值可调类型），以及采用TDACC^™ 技术的新产品，为汽车和工业设备应用提供安全、安心和节能的丰富产品阵容。