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最適合汽車(chē)電源IC發(fā)展的技術(shù)要求

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文章出處:驪微電子責(zé)任編輯:admin人氣:-發(fā)表時(shí)間:2015-07-08
          1.汽車(chē)電子化進(jìn)程對(duì)電源IC的要求
 
   【ROHM半導(dǎo)體(上海)有限公司 12月1日上海訊】近年來(lái),汽車(chē)的電子化發(fā)展迅速。圍繞汽車(chē)的“高科技”電子設(shè)備的搭載越來(lái)越多,與傳統(tǒng)的機(jī)械控制占比較大的時(shí)代相比,電子控制、電動(dòng)設(shè)備所占比例變得非常大。預(yù)計(jì)汽車(chē)的電子化需求在未來(lái)也將依然強(qiáng)勁。
 
  汽車(chē)電子化的主要原因有3大關(guān)鍵詞。
 
  第一個(gè)關(guān)鍵詞是“環(huán)保”(eco)。這在HV(混合動(dòng)力汽車(chē))、EV(電動(dòng)汽車(chē))向普通車(chē)輛的普及過(guò)程中作用顯著。另外,各汽車(chē)制造商之間的低油耗化競(jìng)爭(zhēng)也日益激化。這些突破是由復(fù)雜且周密的電子化控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)然隨著HV、EV的普及和油耗性能的提升,所搭載的電子設(shè)備還會(huì)繼續(xù)增加。
 
  第二個(gè)關(guān)鍵詞是“信息與舒適”(comfort)。除作為出行工具之外,汽車(chē)更多被視為日用品,其智能化也在不斷發(fā)展,例如可以下載并欣賞喜歡的音樂(lè),在路上即可輕松獲得目的地的信息等。而為了實(shí)現(xiàn)這些功能,需要眾多通信相關(guān)的電子元器件。另外,與提高舒適性相關(guān)的電子化也在不斷發(fā)展,無(wú)需鑰匙即可開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)和啟動(dòng)引擎的智能鑰匙在普通車(chē)輛中已基本普及等,使車(chē)內(nèi)越來(lái)越成為更舒適的空間。
 
  最后一個(gè)關(guān)鍵詞是汽車(chē)不可欠缺的“安全”(satefy)。多年以來(lái),汽車(chē)的安全性多采取強(qiáng)化車(chē)架鋼性、撞擊時(shí)的緩震以及對(duì)駕乘人員啟用安全氣囊等的危險(xiǎn)發(fā)生“事后”的對(duì)策。但是,近年來(lái)隨著電子設(shè)備性能的提升,已經(jīng)開(kāi)始聚焦危險(xiǎn)發(fā)生“前”的對(duì)策。通過(guò)提高車(chē)載攝像頭和車(chē)載傳感器的精度與動(dòng)作可靠性,如今實(shí)現(xiàn)汽車(chē)行駛安全的電子設(shè)備已經(jīng)被確立為一個(gè)重要的領(lǐng)域,預(yù)計(jì)今后各種功能的安全設(shè)備將會(huì)相繼開(kāi)發(fā)并投入市場(chǎng)。
 
  汽車(chē)用電源IC幾乎可用于任何電子設(shè)備,為實(shí)現(xiàn)這3大關(guān)鍵詞,對(duì)“低靜態(tài)電流”(待機(jī)電流低)、“低電壓工作”、“小型化、大電流”等性能的要求越來(lái)越高
ROHM利用獨(dú)有的電路設(shè)計(jì),成功降低了靜態(tài)電流,為汽車(chē)的低功耗化做出巨大貢獻(xiàn)。例如,ROHM將實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最高級(jí)別的6μA低靜態(tài)電流的車(chē)載LDO系列“BD7xxL2EFJ-C / BD7xxL5FP-C”和實(shí)現(xiàn)了僅為ROHM以往產(chǎn)品1/100的22μA低靜態(tài)電流的DC/DC轉(zhuǎn)換器IC“BD99010 EFV-M / BD 99011EFV-M”投入量產(chǎn),并獲得客戶(hù)高度好評(píng)。
 
  2.高效化及其課題
 
  剛剛提到伴隨著HV、EV的普及和油耗性能的提升,所搭載的電子設(shè)備還會(huì)繼續(xù)增加。這就使得電子元器件的高效化對(duì)油耗性能提升影響越來(lái)越大。
 
  其中,電源IC由于連接于輸出端的所有電子元器件的消耗電流均會(huì)從中流過(guò),而被定位為要求更高效率的電子元器件。
 
  為滿足這種高效化需求,對(duì)電源IC進(jìn)行脈沖控制(PWM:Pulse Width Modulation和PFM:Pulse Frequency Modulation等)已成為必然趨勢(shì),但這種控制方式又會(huì)對(duì)周?chē)a(chǎn)生噪音干擾
 車(chē)載用電子元器件因噪音干擾而誤動(dòng)作,可能涉及到人身生命安全,因此,為使電子元器件在任何時(shí)候均可正常工作,產(chǎn)品必須符合CISPR25(發(fā)射干擾:產(chǎn)生干擾側(cè)的標(biāo)準(zhǔn))和ISO11452(抗干擾:受到干擾影響側(cè)的標(biāo)準(zhǔn))等電磁兼容相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)。
 
  因此,對(duì)車(chē)載用產(chǎn)品來(lái)說(shuō),不妨礙其他設(shè)備(發(fā)射干擾)、以及受到其他設(shè)備妨礙時(shí)能保持本來(lái)的性能(抗干擾)是非常重要的。
 
  EMC(Electromagnetic Compatibility)從EMI(發(fā)射干擾)和EMS(抗干擾度)兩種性能兼?zhèn)涞谋匾越嵌缺环Q(chēng)為“電磁兼容性”。
 
  3.工藝的發(fā)展及其課題
 
  工藝的微細(xì)化曾遵從摩爾定律迅速發(fā)展,但如今已不見(jiàn)以往的顯著發(fā)展態(tài)勢(shì)。
 
  像電源IC這樣的產(chǎn)品,耗電量較大的電源IC其功率損耗也大。其損耗成為熱量,從IC經(jīng)由PCB和封裝散發(fā)到外部
在車(chē)載等使用時(shí)周?chē)鷾囟容^高的環(huán)境下,到達(dá)IC的使用溫度上限的容許溫差變小,從而必須極力控制其功率損耗導(dǎo)致的溫升。因此,需要改善(降低)芯片的散熱性能(熱阻)。
 
  熱阻不僅受封裝的材質(zhì)、引線框架的材質(zhì)、固定芯片與框架的接合材質(zhì)影響,受到框架形狀和芯片尺寸的影響也很大。
 
  遵循摩爾定律,芯片尺寸越來(lái)越小,使熱阻變高,即使消耗與以往相同的電量,芯片的溫升也會(huì)增大。
 
  隨著車(chē)載控制設(shè)備的電子控制/電動(dòng)化發(fā)展,在被稱(chēng)為“平臺(tái)化”的背景下,電子元器件的商品化也自然而然不斷發(fā)展。所以,即使熱阻增高,降低芯片尺寸也是必然選擇。
 
  為解決這些問(wèn)題,進(jìn)行控制設(shè)備的綜合散熱設(shè)計(jì),使IC與PCB熱阻平衡變得越來(lái)越重要。
 
  4.車(chē)載EMC對(duì)策例
 
  如前所述,車(chē)載電子元器件必須符合CISPR25(發(fā)射干擾:產(chǎn)生干擾側(cè)的標(biāo)準(zhǔn))和ISO11452(抗干擾:受干擾影響側(cè)的標(biāo)準(zhǔn))等電磁兼容相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)。
 
  這些噪音干擾根據(jù)傳輸路徑,可分為直接經(jīng)布線傳輸?shù)膫鲗?dǎo)噪音和經(jīng)空氣傳輸?shù)妮椛湫栽胍?/div>
輸入濾波器作為傳導(dǎo)噪音對(duì)策非常有效。
 
  以Π型濾波器為做為基本型,針對(duì)未滿足標(biāo)準(zhǔn)的頻段,并聯(lián)阻抗較低的旁路電容。
 
  下面的應(yīng)用實(shí)例DC/DC轉(zhuǎn)換器IC“BD90640EFJ-C”就是采用以上這種噪音對(duì)策應(yīng)用示例。
 
  在示例中,對(duì)于AM頻段噪音,使用Π型濾波器使之衰減;對(duì)于CB~FM頻段噪音,選用諧振頻率在20MHz左右的旁路電容使之衰減,以滿足CISPR25-Class5要求。
但是,在90MHz附近有噪音殘留,因此,通過(guò)再增加諧振頻率為100MHz左右的旁路電容,從而使所有頻段均滿足了Class5的要求。
 
  最后,請(qǐng)注意,由于作為噪音對(duì)策所使用的電容的頻率特性因電壓、溫度依存性、尺寸及零部件廠家不同而不同,因此需要在使用前向廠家進(jìn)行確認(rèn)。
 
  5.散熱對(duì)策時(shí)的注意事項(xiàng)
 
  如前所述,隨著電子元器件向小型化發(fā)展,其發(fā)熱密度變高,因此,不僅確保配套設(shè)備整體的正常工作難度增加,而且確保壽命、可靠性也越來(lái)越難。
 
  避免產(chǎn)生這些問(wèn)題的散熱設(shè)計(jì)技術(shù)已成為非常重要的因素。
 
  通常,只要知道PCB板貼裝時(shí)IC的熱阻θJA和功耗,或封裝頂部中心溫度TT熱性能參數(shù)ΨJT,即可知道IC大致的結(jié)點(diǎn)(接合部)溫度Tj。如何將該結(jié)點(diǎn)溫度Tj控制在絕對(duì)最大額定值以下是熱設(shè)計(jì)的根本。
 
  此時(shí)必須要注意的是電子元器件的熱阻的定義。不同的廠家其定義、條件不同,這增加了熱設(shè)計(jì)的難度。雖然有JEDEC(半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))制定的JESD51標(biāo)準(zhǔn)系列等,但因各半導(dǎo)體廠家的理解不同,使得條件并未達(dá)到1對(duì)1的一致性,這是普遍現(xiàn)象。因此,在配套產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段需要注意。
 
  一般半導(dǎo)體廠家定義的熱阻值是根據(jù)JESD51-2A(在305mm見(jiàn)方的外罩所包圍的無(wú)風(fēng)空間里,將安裝了1個(gè)IC的PCB板固定的狀態(tài))測(cè)量的,與配套產(chǎn)品實(shí)際的使用環(huán)境差異較大。
車(chē)載領(lǐng)域眾多ECU等使用的電源IC,同時(shí)也是我們身邊的電子設(shè)備不可或缺的產(chǎn)品。ROHM利用所擅長(zhǎng)的模擬技術(shù),打造出AC/DC轉(zhuǎn)換器IC及DC/DC轉(zhuǎn)換器IC等從一次側(cè)到二次側(cè)適用各種設(shè)備的豐富的產(chǎn)品陣容。未來(lái),ROHM還將發(fā)力滿足前述的各種客戶(hù)需求的綜合應(yīng)用,進(jìn)一步完善產(chǎn)品陣容。
 
  【關(guān)于ROHM(羅姆)】
 
  ROHM(羅姆)創(chuàng)立于1958年,是全球著名半導(dǎo)體廠商之一。作為知名跨國(guó)集團(tuán)公司,“品質(zhì)第一”是ROHM的一貫方針。我們始終將產(chǎn)品質(zhì)量放在第一位。無(wú)論遇到多大的困難,都將為國(guó)內(nèi)外用戶(hù)源源不斷地提供大量?jī)?yōu)質(zhì)產(chǎn)品,并為文化的進(jìn)步與提高作出貢獻(xiàn)。
 
  歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展,ROHM的生產(chǎn)、銷(xiāo)售、研發(fā)網(wǎng)絡(luò)遍及世界各地。產(chǎn)品涉及多個(gè)領(lǐng)域,其中包括IC、分立元器件、光學(xué)元器件、無(wú)源元件、模塊、半導(dǎo)體應(yīng)用產(chǎn)品以及醫(yī)療器具。在世界電子行業(yè)中,ROHM的眾多高品質(zhì)產(chǎn)品得到了市場(chǎng)的許可和贊許,成為系統(tǒng)IC和最新半導(dǎo)體技術(shù)方面首屈一指的主導(dǎo)企業(yè)。
 
  ROHM十分重視中國(guó)市場(chǎng),已陸續(xù)在全國(guó)設(shè)立多家代表機(jī)構(gòu),在大連和天津先后開(kāi)設(shè)工廠,并在上海和深圳都設(shè)有設(shè)計(jì)中心和品質(zhì)保證中心,提供技術(shù)和品質(zhì)支持。
 
  【關(guān)于ROHM(羅姆)在中國(guó)的業(yè)務(wù)發(fā)展】
 
  作為在中國(guó)市場(chǎng)的銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn),最早于1974年成立了ROHM半導(dǎo)體香港有限公司。隨后,在1999年成立了ROHM半導(dǎo)體(上海)有限公司,2003年成立了ROHM半導(dǎo)體貿(mào)易(大連)有限公司,2006年成立了ROHM半導(dǎo)體(深圳)有限公司。為了迅速且準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)不斷擴(kuò)大的中國(guó)市場(chǎng)的要求,ROHM在中國(guó)構(gòu)建了與ROHM總部同樣的集開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售、制造于一體的一條龍?bào)w制。作為ROHM的特色,積極開(kāi)展“密切貼近客戶(hù)”的銷(xiāo)售活動(dòng),力求向客戶(hù)提供周到的服務(wù)。繼2010年下半年至今增設(shè)西安、成都、重慶、武漢、長(zhǎng)春等5家內(nèi)陸地區(qū)的分公司以來(lái),目前在全國(guó)共設(shè)有21處銷(xiāo)售網(wǎng)點(diǎn),其中包括香港、上海、大連、深圳這4家銷(xiāo)售公司以及其17家分公司(分公司:北京、天津、青島、長(zhǎng)春、南京、合肥、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、廈門(mén)、珠海、成都、重慶)。并且,正在逐步擴(kuò)大分銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)。
 
  作為技術(shù)基地,在上海和深圳設(shè)有設(shè)計(jì)中心和QA中心,提供技術(shù)和品質(zhì)支持。設(shè)計(jì)中心配備精通各類(lèi)市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)支持人員, 可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式,針對(duì)客戶(hù)需求進(jìn)行技術(shù)提案。并且,當(dāng)產(chǎn)品發(fā)生不良情況時(shí),QA中心會(huì)在24小時(shí)以?xún)?nèi)對(duì)申訴做出答復(fù)。
 
  作為生產(chǎn)基地,1993年在天津(ROHM半導(dǎo)體(中國(guó))有限公司)和大連(ROHM電子大連有限公司)分別建立了生產(chǎn)工廠。在天津進(jìn)行二極管、LED、激光二極管、LED顯示器、光傳感器的生產(chǎn)、在大連進(jìn)行電源模塊、熱敏打印頭、接觸式圖像傳感頭、圖片鏈接模塊、LED照明模塊、光傳感器、LED顯示器的生產(chǎn),作為ROHM的主力生產(chǎn)基地,源源不斷地向中國(guó)國(guó)內(nèi)外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。
 
  此外,作為社會(huì)貢獻(xiàn)活動(dòng)中的一環(huán),ROHM還致力于與國(guó)內(nèi)外眾多研究機(jī)關(guān)和企業(yè)加強(qiáng)合作,積極推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合的研發(fā)活動(dòng)。2006年與清華大學(xué)簽訂了產(chǎn)學(xué)聯(lián)合框架協(xié)議,積極地展開(kāi)關(guān)于電子元器件最尖端技術(shù)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)學(xué)聯(lián)合。2008年,在清華大學(xué)內(nèi)捐資建設(shè)“清華ROHM電子工程館”,并已于2011年4月竣工。2012年,在清華大學(xué)設(shè)立了“清華-ROHM聯(lián)合研究中心”,從事“微能量裝置、硅發(fā)光體、生物傳感器、中國(guó)數(shù)字廣播(解調(diào)器)”等聯(lián)合研究項(xiàng)目。除清華大學(xué)之外,ROHM還與西安交通大學(xué)、電子科技大學(xué)、浙江大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等高校進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作,不斷結(jié)出豐碩成果。
 
  ROHM將以長(zhǎng)年不斷積累起來(lái)的技術(shù)力量和高品質(zhì)以及可靠性為基礎(chǔ),通過(guò)集開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售為一體的扎實(shí)的技術(shù)支持、客戶(hù)服務(wù)體制,與客戶(hù)構(gòu)筑堅(jiān)實(shí)的合作關(guān)系,作為扎根中國(guó)的企業(yè),為提高客戶(hù)產(chǎn)品實(shí)力、客戶(hù)業(yè)務(wù)發(fā)展以及中國(guó)的節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出積極貢獻(xiàn)。
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