永利集团全新突破车载半导体领域的电源IC技术

更新时间：2012-12-20 | 宣布人：

如今，全球主要的汽车制造商为了应对情况问题，都在计划HEV和EV的开发与扩大投入。然而，由于EV以电池和电机为主动力，在现阶段，与燃油动力车相比，行驶距离较短，要实现普及还保存诸多课题。因此，以欧洲已普及的高效低油耗柴油发动机为基础，在其上附加混淆动力系统的柴油混淆动力的开发日益进步。
在这种情况下，汽车制造商提出了环保、高附加值、高功效的配件开发需求。与以往一样，陪同这些汽车制造商的生长动向，车载应用的多功效化日益生长，车用电子配件呈逐年增加趋势。另外，纵然是面向新兴国家的低本钱车、小型车也一样，关于汽车开发来说，电子配件的增加是不可制止的，并且，产品越来越需要比以往任何时候更注重制造本钱与附加值。
此次，将介绍一下车载半导体中使车载应用程序事情所必须的电源。电源IC可分为系列电源和开关电源两大类，永利集团的电源开发不但要满足前述要求，并且在每种电源开发中一直致力于新技术的开发。虽然，电源IC的高频行动化、高效化等基天性能特性提升是首当其冲的，除此以外，永利集团不绝推进满足市场特有需求的电源IC的开发。其巨大的要求之一是"消耗电流更低"。这属于市场需求中的"附加值"领域。

永利集团为"车载半导体"量身定制"电源IC"新技术
随着车载配件使用数量的增加，当务之急是降低每一个配件所需的消耗电流。针对这种情况，为实现车载应用中的更低功耗，往往通过最大限度地控制常时事情所需的配置来实现低功耗化。而"电源IC的低功耗化"技术则需要满足每一个配件的低功耗化和上述常时事情微控制器电源的低功耗化需求。

[图1] 停车时行动功效示例
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发动机未启动仅电池通电时车的待机状态和停车时(熄火)等事情的功效，其低功耗尤为重要。在发动机未启动时，有空调、电动车窗等；近来，随着电动助力转向化的生长，一般都配置发动机停止时的转向角检测等功效；在停车时(熄火)，有汽车导航系统、宁静系统、时钟等(图1)。这些功效的电力都由主电池、蓄电池供应。
另外，由于汽车是以整车状态进行长时间运输的，因此积贮在电池中的电量在运输中逐渐消耗，抵达目的地时，有时会爆发电池电量耗尽的情况。作为对策，往往接纳摘掉电池的要领进行运输，但抵达目的地时需要装置，增加了工序，整体制造本钱增加。所以，随着汽车的多功效化生长，降低电池耗电成为当务之急。作为这些问题的对策，降低电源IC的消耗电流是很有效的手段(图2)。

[图2] 汽车的低消耗电流化
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永利集团研发的"BD7xxLx系列"实现了"电路电流6?A"的技术革新
在系列电源领域，永利集团从2005年开始开发了其时世界顶级低消耗电流LDO(Low Drop Out)--BD393x/394x系列。该系列产品的电路电流仅为30?A，体现很是优异；同时，照旧作为车载IC具备可在苛刻条件下使用的高可靠性的IC产品。其后永利集团继续走在系列电源低功耗化领域的前沿，此次，又开发出消耗电流更低的BD7xxLx系列。该系列产品的消耗电流仅为车载应用中所需消耗电流的1/3以下，电路电流与以往IC相比降低到1/5，仅为6?A(图3)。这是车用电源IC领域中全球顶级低消耗电流的LDO产品。

[图3] 永利集团电路电流的推移
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BD7xxLx系列产品不但在负载电流为"0"时的电路电流很少，并且在有输出负载经过时，IC自己的电路电流也不会增加。这也是力求区别于其他电源IC之处。虽然依存于负载电流的电路电流的增加量与负载电流相比较少，但车辆要求的高温情况中，电路电流的功耗可能会成为问题，因此永利集团致力于实现彻底的低消耗电流化。可是，要实现更低消耗电流保存几个瓶颈。为了解决这些瓶颈，需要利用永利集团积累的技术及其应用(图4)。

[图4] 低待机电流化的瓶颈
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为了抑制消耗电流必须内置大电阻，这样无法比以往产品实现进一步小型化，从而导致芯片尺寸增加、制造本钱增加。这关于低本钱化来说是巨大的障碍。另外，内置大电阻时，可能容易受到外部噪音的影响。
另外，纵然不是大电阻，由于接纳低消耗电流技术的电源IC的电流值很小，更容易受外部噪音的影响。因此，确保产品的抗噪音性能比以往任何时候都尤显重要。 其次，另有电路响应性恶化问题。减少电路电流就会减少驱动电流，直接导致电路行动延迟。因此，担心IC输入变换时的输出稳定性等会因电路行动延迟而比以往恶化，还担心导致IC启动时的延迟启动时间增加。电源IC的输入端子直接连接于电池，电池电压虽然在一定水平上坚持稳定，但并不可定位为稳定的电源装置。特别是当发动机启动时和车辆的各功效事情时，电池电位会变换。所以，输入电压变换时的输出电压稳定性是重要的特性。
再者，高温事情下容易受泄漏电流的影响，这也是问题之一。泄漏电流虽然微小，但由于内置前述大电阻，因此泄漏电流与内置电阻爆发的电压引起误行动的可能性很高。
永利集团的新商品群BD7xxLx系列针对这些瓶颈、担心，利用一直以来积累的待机电流电路技术，通过导入新电路、优化结构等，乐成开发出实现业界顶级低消耗电流、同时具备与以往电源IC同等的基本特性的商品。
该系列商品的产品阵容中，具备3.3V、5.0V两种输出电压，凭据用途具备200mA与500mA两种输出电流能力。封装为SMD封装、支持基板更节省空间的SOP型封装等，从小型封装到散热特性卓越的封装，具备满足客户使用用途的强大阵容(图5)。

[图5] BD7xxLx系列产品阵容
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永利集团不绝推进20?A待机电流的开关电源开发
在开关电源领域，永利集团正在开发实现20?A待机电流的系列产品。不但实现以往开关电源在重负载时的高效率，并且通过SLLMTM (Simple Light Load Mode：简单轻负载模式)在轻负载时也可实现低消耗电流、高效率，其特点是有助于上述LDO同样待机电流的设计。
开关电源的低待机电流化也保存与LDO同样的瓶颈，但开关电源还保存比LDO电路结构庞大且组成要素较多的问题，由于驱动IC的消耗电流要素增加，并且正在进行开关行动，因此降低开关电路的功耗通常较为困难。另外，在过负载时通过开关行动可以抑制功率损耗，但轻负载时很难坚持其效率。
本系列产品，在负载小时自动切换为SLLMTM。这种SLLMTM是抽取不要的开关脉冲，在下一次开关开始之前的区间，仅由须要的、最低限度的控制电路事情，其他电路在低消耗电流状态下待机。
永利集团的车用开关电源，通过导入这种SLLMTM，实现了轻负载时的低功耗化，并且过负载时的功耗与以往产品相比也能坚持一样的效率。
开关电源与系列电源相比，因其高效性被定位为配件使用数量增加带来的发热、负载电流增加等问题的有效对策。系列电源与开关电源相比，因外置配件较少、电路结构简单等而在本钱方面占有优势。系列电源与开关电源往往凭据情况被区分使用，但今后开关电源应该会成为低功耗电源的主流。
综上所述，作为永利集团未来的开发偏向，将是针对低功耗设计的市场需求，不但降低电路电流，并且通过提高开关电源的功率转换效率(90%以上)和开关行动频率(2MHz以上)，从而实现高响应性以及线圈电容等配件的小型化等，不绝增强完善永利集团产品阵容的开发。