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最適合汽車電源IC發(fā)展的技術(shù)要求
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1．汽車電子化進程對電源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，汽車的電子化發(fā)展迅速。圍繞汽車的“高科技”電子設(shè)備的搭載越來越多，與傳統(tǒng)的機械控制占比較大的時代相比，電子控制、電動設(shè)備所占比例變得非常大。預(yù)計汽車的電子化需求在未來也將依然強勁。
汽車電子化的主要原因有3大關(guān)鍵詞。
第一個關(guān)鍵詞是“環(huán)保”（eco）。這在HV（混合動力汽車）、EV（電動汽車）向普通車輛的普及過程中作用顯著。另外，各汽車制造商之間的低油耗化競爭也日益激化。這些突破是由復(fù)雜且周密的電子化控制來實現(xiàn)的，當然隨著HV、EV的普及和油耗性能的提升，所搭載的電子設(shè)備還會繼續(xù)增加。
第二個關(guān)鍵詞是“信息與舒適”（comfort）。除作為出行工具之外，汽車更多被視為日用品，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，在路上即可輕松獲得目的地的信息等。而為了實現(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，無需鑰匙即可開關(guān)車門和啟動引擎的智能鑰匙在普通車輛中已基本普及等，使車內(nèi)越來越成為更舒適的空間。
最后一個關(guān)鍵詞是汽車不可欠缺的“安全”（satefy）。多年以來，汽車的安全性多采取強化車架鋼性、撞擊時的緩震以及對駕乘人員啟用安全氣囊等的危險發(fā)生“事后”的對策。但是，近年來隨著電子設(shè)備性能的提升，已經(jīng)開始聚焦危險發(fā)生“前”的對策。通過提高車載攝像頭和車載傳感器的精度與動作可靠性，如今實現(xiàn)汽車行駛安全的電子設(shè)備已經(jīng)被確立為一個重要的領(lǐng)域，預(yù)計今后各種功能的安全設(shè)備將會相繼開發(fā)并投入市場。
汽車用電源IC幾乎可用于任何電子設(shè)備，為實現(xiàn)這3大關(guān)鍵詞，對“低靜態(tài)電流”（待機電流低）、“低電壓工作”、“小型化、大電流”等性能的要求越來越高
ROHM利用獨有的電路設(shè)計，成功降低了靜態(tài)電流，為汽車的低功耗化做出巨大貢獻。例如，ROHM將實現(xiàn)了業(yè)界最高級別的6μA低靜態(tài)電流的車載LDO系列“BD7xxL2EFJ-C / BD7xxL5FP-C”和實現(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)，并獲得客戶高度好評。
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)備還會繼續(xù)增加。這就使得電子元器件的高效化對油耗性能提升影響越來越大。
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從中流過，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，對電源IC進行脈沖控制（PWM：Pulse Width Modulation和PFM：Pulse Frequency Modulation等）已成為必然趨勢，但這種控制方式又會對周圍元件產(chǎn)生噪音干擾
車載用電子元器件因噪音干擾而誤動作，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)的標準）和ISO11452（抗干擾：受到干擾影響側(cè)的標準）等電磁兼容相關(guān)的各種標準。
因此，對車載用產(chǎn)品來說，不妨礙其他設(shè)備（發(fā)射干擾）、以及受到其他設(shè)備妨礙時能保持本來的性能（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為“電磁兼容性”。
3．工藝的發(fā)展及其課題
工藝的微細化曾遵從摩爾定律迅速發(fā)展，但如今已不見以往的顯著發(fā)展態(tài)勢。
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
在車載等使用時周圍溫度較高的環(huán)境下，到達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，芯片的溫升也會增大。
隨著車載控制設(shè)備的電子控制/電動化發(fā)展，在被稱為“平臺化”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。
為解決這些問題，進行控制設(shè)備的綜合散熱設(shè)計，使IC與PCB熱阻平衡變得越來越重要。
4．車載EMC對策例
如前所述，車載電子元器件必須符合CISPR25（發(fā)射干擾：產(chǎn)生干擾側(cè)的標準）和ISO11452（抗干擾：受干擾影響側(cè)的標準）等電磁兼容相關(guān)的各種標準。
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)噪音對策非常有效。
以Π型濾波器為做為基本型，針對未滿足標準的頻段，并聯(lián)阻抗較低的旁路電容。
下面的應(yīng)用實例DC/DC轉(zhuǎn)換器IC“BD90640EFJ-C”就是采用以上這種噪音對策應(yīng)用示例。
在示例中，對于AM頻段噪音，使用Π型濾波器使之衰減；對于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，請注意，由于作為噪音對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行確認。
5．散熱對策時的注意事項
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、可靠性也越來越難。
避免產(chǎn)生這些問題的散熱設(shè)計技術(shù)已成為非常重要的因素。
通常，只要知道PCB板貼裝時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（接合部）溫度Tｊ。如何將該結(jié)點溫度Tｊ控制在絕對最大額定值以下是熱設(shè)計的根本。
此時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)計的難度。雖然有JEDEC（半導(dǎo)體標準協(xié)會）制定的JESD51標準系列等，但因各半導(dǎo)體廠家的理解不同，使得條件并未達到1對1的一致性，這是普遍現(xiàn)象。因此，在配套產(chǎn)品設(shè)計階段需要注意。
一般半導(dǎo)體廠家定義的熱阻值是根據(jù)JESD51-2A（在305mm見方的外罩所包圍的無風空間里，將安裝了1個IC的PCB板固定的狀態(tài)）測量的，與配套產(chǎn)品實際的使用環(huán)境差異較大。
車載領(lǐng)域眾多ECU等使用的電源IC，同時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，ROHM還將發(fā)力滿足前述的各種客戶需求的綜合應(yīng)用，進一步完善產(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。作為知名跨國集團公司，“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。無論遇到多大的困難，都將為國內(nèi)外用戶源源不斷地提供大量優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并為文化的進步與提高作出貢獻。
歷經(jīng)半個多世紀的發(fā)展，ROHM的生產(chǎn)、銷售、研發(fā)網(wǎng)絡(luò)遍及世界各地。產(chǎn)品涉及多個領(lǐng)域，其中包括IC、分立元器件、光學元器件、無源元件、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十分重視中國市場，已陸續(xù)在全國設(shè)立多家代表機構(gòu)，在大連和天津先后開設(shè)工廠，并在上海和深圳都設(shè)有設(shè)計中心和品質(zhì)保證中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。
【關(guān)于ROHM（羅姆）在中國的業(yè)務(wù)發(fā)展】
作為在中國市場的銷售網(wǎng)點，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。為了迅速且準確應(yīng)對不斷擴大的中國市場的要求，ROHM在中國構(gòu)建了與ROHM總部同樣的集開發(fā)、銷售、制造于一體的一條龍體制。作為ROHM的特色，積極開展“密切貼近客戶”的銷售活動，力求向客戶提供周到的服務(wù)。繼2010年下半年至今增設(shè)西安、成都、重慶、武漢、長春等5家內(nèi)陸地區(qū)的分公司以來，目前在全國共設(shè)有21處銷售網(wǎng)點，其中包括香港、上海、大連、深圳這4家銷售公司以及其17家分公司（分公司：北京、天津、青島、長春、南京、合肥、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、廈門、珠海、成都、重慶）。并且，正在逐步擴大分銷網(wǎng)絡(luò)。
作為技術(shù)基地，在上海和深圳設(shè)有設(shè)計中心和QA中心，提供技術(shù)和品質(zhì)支持。設(shè)計中心配備精通各類市場的開發(fā)和設(shè)計支持人員， 可以從軟件到硬件以綜合解決方案的形式，針對客戶需求進行技術(shù)提案。并且，當產(chǎn)品發(fā)生不良情況時，QA中心會在24小時以內(nèi)對申訴做出答復(fù)。
作為生產(chǎn)基地，1993年在天津（ROHM半導(dǎo)體（中國）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，源源不斷地向中國國內(nèi)外提供高品質(zhì)產(chǎn)品。
此外，作為社會貢獻活動中的一環(huán)，ROHM還致力于與國內(nèi)外眾多研究機關(guān)和企業(yè)加強合作，積極推進產(chǎn)學研聯(lián)合的研發(fā)活動。2006年與清華大學簽訂了產(chǎn)學聯(lián)合框架協(xié)議，積極地展開關(guān)于電子元器件最尖端技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)學聯(lián)合。2008年，在清華大學內(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、中國數(shù)字廣播（解調(diào)器）”等聯(lián)合研究項目。除清華大學之外，ROHM還與西安交通大學、電子科技大學、浙江大學和同濟大學等高校進行產(chǎn)學合作，不斷結(jié)出豐碩成果。
ROHM將以長年不斷積累起來的技術(shù)力量和高品質(zhì)以及可靠性為基礎(chǔ)，通過集開發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的扎實的技術(shù)支持、客戶服務(wù)體制，與客戶構(gòu)筑堅實的合作關(guān)系，作為扎根中國的企業(yè)，為提高客戶產(chǎn)品實力、客戶業(yè)務(wù)發(fā)展以及中國的節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出積極貢獻。
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