車用智能功率器件重塑次級市場

車用電子行業(yè)已成為智能低電壓負載控制的驅(qū)動力。 隨著機動車的標準電氣系統(tǒng)用智能自保護器件代替保險絲和分立式元件，它們在其他市場上已得到廣泛應用。應用于消費電子類產(chǎn)品的智能功率器件，性價比更高、容錯性能更好、適用性更強、可靠性更高。這個正在擴展的市場對標準化器件具有獨特的需求，半導體供應商非常樂意將這些標準化器件納入到他們的商業(yè)計劃中。

市場背景

在如今的汽車配電和電氣控制系統(tǒng)中，智能高邊開關已是標準構(gòu)建模塊。具備診斷功能的中高電流器件幾乎消除了汽車負載管理中所使用的保險絲和可重置斷路器。

在配電系統(tǒng)中，單個電路和相關配線受到智能高邊開關的保護。在車體、照明和傳動系統(tǒng)中，各個負載利用智能器件驅(qū)動，這些器件可能包括通過電流檢測提供的診斷、帶狀態(tài)反饋的固定參數(shù)診斷以及/或者自我保護特性。自治式自我保護幾乎已經(jīng)普及。第一代高電流智能器件具有單通道輸出功能，其分立式接口采用主流的封裝外形。針對普通車輛的完全實施可能需要幾十個高邊智能開關。雖然這些開關仍然廣泛應用于許多汽車配電中心的選擇負載，但是數(shù)量較少。為了盡可能降低汽車系統(tǒng)的I/O要求，新型智能功率器件選擇包括串行總線接口、多通道輸出和軟限制可編程性。

然而，OEM架構(gòu)特定的部件可能具有未知的產(chǎn)品生命周期、潛在的強制性設計更改，或者成為導致無法預見的重新設計的EOL。多通道器件中軟功能的集成度越高，則設計的優(yōu)化程度也越高。然而，更好服務于次級市場的是由多個來源提供且軟件復雜性最低的標準化器件。

使用標準化智能功率器件的二級制造商對這些器件具有最高可靠性是能夠抱有期望的，因為這些器件完全符合AECQ101標準，其成本仍由多個市場的全球高銷量驅(qū)動。

高邊開關

高邊開關是最常見的器件。它們代替?zhèn)鹘y(tǒng)的保險絲來保護線路，同時代替繼電器或硅負載開關來進行控制。有兩種常見的部署，即服務于市場中供應商的具有相似功能的寬范圍負載電流：

(1)高負載電流——要求預驅(qū)動晶體管的電池參考接口，通常具有一定比率電流反饋。這些器件具有反向電壓保護功能，可在反向負載條件下保護MOSFET。

圖1 Vbb參考接口(FDDS10H04)

圖2 邏輯電平接口框圖(FDDS100H06)

(2)低負載電流——接地參考邏輯電平反饋，帶和不帶狀態(tài)反饋。

工作特性和電荷泵尺寸通常支持高達250Hz照明的PWM。這些類型的器件旨在在驅(qū)動控制電磁閥等電感負載時，提供箝位以實現(xiàn)能量的快速衰減。

直流電機驅(qū)動

對于直流電機負載，采用普通尺寸和封裝的P/N半橋器件可從多家供應商處獲得。對于可變的高電流電機控制，P/N半橋提供自保護功能、負載電流監(jiān)控以及更高頻率的PWM操作。

這些高邊開關和高電流半橋框圖展示了很多常用的自保護功能：

• 短路保護

• 限流

• 熱關斷

• 過壓保護和負載突降兼容性

• 帶滯后功能的欠壓

• ESD保護

應用

高邊智能開關是照明中最常用的器件。在12V系統(tǒng)中，典型插入式保險絲的電流范圍為3A至30A。隨著智能功率器件的出現(xiàn)，外加單個電路的診斷功能，照明負載往往是每個電路中較低的電流，這樣就能實現(xiàn)更多單個電路的診斷。由于標志燈和位置燈演變成主要基于LED，因此負載電流進一步下降。

對于次級市場，這通常導致控制器系列具有可變數(shù)量的標準化輸出，其編程或調(diào)節(jié)能按照特定的產(chǎn)品配置來進行。在應急車輛照明市場，特定的照明激活順序可能因不同顧客而各異。在小型游艇和船舶市場，除了照明要求之外，可能還對各類泵、雨刮器或風扇的直流電機的輔助電源或控制器件有需求。

圖4顯示的是通用負載控制器框圖，它可根據(jù)不同應用和市場進行縮放。有四種由通用輸出定義的基本負載系列;其中有三種用于標準負載，例如照明或供電，而剩下的那一種則用于調(diào)速直流電機：

圖3 P/N半橋框圖