業界首創!可從48V直接降壓到3.3V的DC/DC轉換器IC技術
協助汽車或工具機的穩定運作及高效率化、小型化、並減輕設計負擔

2016年6月13日

<要旨>

半導體製造商ROHM株式會社(總公司:日本京都市)已經成功研發可以從汽車或工具機等需求高漲之48V高輸入電壓直接降壓到3.3V或5V等低電壓的DC/DC轉換IC技術。

本技術內建高耐壓MOSFET,可承受80V高電壓,亦藉由獨家脈衝控制技術來達成20ns的業界最小啟動﹙switching on﹚時間。也因此,電源系統可以一面使用2MHz之固定開關頻率﹙switching frequency﹚一面從48V穩定降壓到3.3V。

由於大幅提升了降壓比,因此除了不需要藉由第二電源IC等進行中間切換外,亦將輕易做到以電流模式控制之相位補償,大大提升對各種應用之高效率化及小型化、並減輕設計負擔。

今後除了以利用本技術之產品在2016年中能樣品出貨為目標進行研發外,亦將加速研發靈活運用類比電源﹙analog power﹚技術之高效率・高性能電源技術,協助社會節能。

<背景>

近年由於節能意識抬頭,各領域皆為了減低功率切換損失而不遺餘力,也因此在汽車業界,目前搭載耗油量改善效果比傳統12V電源系統高、有安全性考量之48V電源系統的油電混合車﹙Hybrid car﹚備受矚目。

不過,驅動一般車用MCU或控制系統所必要之3.3V或5V並沒有可以從48V直接降壓之高降壓比電源IC,必須製造12V等中間電壓以2階段方式降壓。另一方面,為了避免影響廣播頻段,同時也需要2MHz以上的高頻運作。

為了做出這種符合 "高輸入、低輸出、高頻率動作" 等市場需求,必須將開關啟動時間變短,然而傳統的方法容易受到雜訊影響,開關啟動時間難以極小化。

業界最小開關啟動時間,協助高效率、小型化、並減輕設計負擔

目前的結構(2chip結構)與新結構(1chip結構)

<優點>

脈衝振幅 為傳統產品的1/6

1. 業界最小開關啟動時間 讓降低穩定電壓化為可能

此次由於活用短時間控制脈衝的ROHM獨家技術,成功做到了傳統產品1/6的業界最小開關啟動時間20ns。因此,可以從48V電源系統以3.3V穩定輸出電壓驅動各功能。此外,亦將驅動頻率固定為無線AM頻段1.84MHz(MAX)範圍外的2MHz,無須擔心頻率的干擾。

零件數量少 相位補償更容易

2. 利用電流模式控制,輕易實現相位補償

類似DC/DC轉換器般之開關電源擁有反饋控制電路,需要相位補償來防止異常振盪。電流模式控制可以輕易設定相位補償,但另一方面則有開關啟動時間變短且控制本身變難的課題。本IC由於採用了能以短脈衝幅控制電流的電流模式,故可輕易實現相位補償,對減輕整機設計負擔有所貢獻。在廣泛的輸入電壓範圍中,只要2個零件即可實現穩定運作。

傳統產品的4.6倍

3. 藉由高輸入電壓範圍來應對廣泛應用

由於採用ROHM製高耐壓MOSFET,相較於傳統製品,成功將輸入電壓範圍擴大到約4.6倍的12〜65V,因此可供應車用裝置到工具機等廣泛應用。

パッケージイメージ図:VQFN24SV4040

4. 採用散熱性高的小型封裝

耐壓的提升將產生散熱問題,一直以來都難以小型化。不過,VQFN24SV4040由於底部散熱,故可以採用4.0 x 4.0 x 1.0mm之封裝,相較於傳統產品,縮小了54%。

5. 搭配各種保護功能,確保安全性

與傳統產品同様亦搭配了以下保護功能,可讓IC安全驅動。

  • 符合AEC-Q100
  • 過電流保護功能
  • 低輸入誤動作防止功能
  • 高輸入誤動作防止功能
  • 輸出過電壓保護功能
  • 溫度保護功能
  • 負載短路保護功能

<名詞解釋>

*1) DC/DC轉換器
電源IC的一種,將電壓從直流(DC)轉換至直流。一般存在有降低電壓之降壓及提升電壓之升壓。

*2) 脈衝﹙Pulse﹚
擁有固定振幅的矩形波。藉由改變脈衝幅度,可以控制電流或電壓。

*3) 相位補償
穩定電源電路使其運作並將輸出電壓保持穩定所必要之電路。

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