基礎(chǔ)知識之半導(dǎo)體開關(guān)

IPD是 Intelligent Power Device 的縮寫，是指內(nèi)置保護(hù)電路，可吸收感性負(fù)載等的能量的高性能半導(dǎo)體電源開關(guān)。 根據(jù)地區(qū)的不同，也被稱為IPS（Intelligent Power switch）、智能開關(guān)（Smart switch）、高邊/低邊開關(guān)（Hi-side/Lo-side　switch）等。

說起半導(dǎo)體開關(guān)，一般最先想到的是MOSFET。 如果將MOSFET單獨用作開關(guān)，按照電路的結(jié)構(gòu)，當(dāng)負(fù)載短路時，MOSFET本身也會發(fā)生故障。 IPD內(nèi)置過電流和過熱保護(hù)電路、吸收感性負(fù)載能量的電路，在短路等異常狀態(tài)下也能保持開關(guān)的功能，不會受到破壞。

保險絲是控制電流防止其過大的部件。 產(chǎn)生過電流時，機械保險絲會熔斷以阻斷電流。因此需要更換才能恢復(fù)通電。 將IPD用作半導(dǎo)體保險絲，可以檢測過電流等異常并切斷電流。還具備將異常通知MCU等的功能，有助于分析原因。作為自動恢復(fù)型產(chǎn)品，也無需進(jìn)行更換。

繼電器是根據(jù)外部信號對電路進(jìn)行ON/OFF切換的部件。 機械繼電器有機械式接點，在壽命和可靠性上存在隱憂。而且切換時會產(chǎn)生機械音。 作為半導(dǎo)體繼電器的IPD沒有機械式接點，與機械繼電器相比，可實現(xiàn)高壽命、高可靠性、靜音。而且封裝更小、更輕，還支持回流焊貼裝。除了進(jìn)行ON/OFF切換的繼電器功能之外，還能通過檢測過電流進(jìn)行保護(hù)。

相對于外部負(fù)載，將半導(dǎo)體開關(guān)配置在上側(cè)電路（電源側(cè)）的叫作高邊驅(qū)動，配置在下側(cè)電路（GND側(cè)）的叫作低邊驅(qū)動。

相對于外部負(fù)載，IPD有適用于上側(cè)電路的高邊開關(guān)和適用于下側(cè)電路的低邊開關(guān)，各種配置有各自適用的電路設(shè)計。 如下圖左側(cè)所示，對于電源電壓固定且配置了各種負(fù)載的電路，例如在汽車等電池固定電壓、車身GND接地的環(huán)境下，輸出容易發(fā)生短路，檢測異常狀態(tài)適合使用容易進(jìn)行接地檢測的高邊開關(guān)。 如下圖右側(cè)所示，負(fù)載配置在各種電源電壓下的電路則適合使用低邊開關(guān)。低邊開關(guān)是MOSFET的源極GND接地，通過向柵極施加輸入電壓動作。其控制與單獨使用MOSFET相同，容易從單獨使用MOSFET進(jìn)行替換。