ROHM先進電源技術 Nano Series
 

What is the Nano Series?

關於Nano Series

是不斷追求小型化、節能化的ROHM電源技術。以之前所培養的類比技術為基礎,所研發出來的革新性電源技術。
Nano系列是從開發到製造全程都在自家公司進行的一貫化生產體制,可以完全對應市場需求,作為新時代電源IC為社會做出貢獻。

Pickup Product

以全新概念實現了快速回應性,並大幅減輕電路設計負擔。

BD8P250MUF-C,BD90302NUF-C

即使在極窄的脈衝寬度下,也能進行穩定的控制,實現極高的降壓比

BD9V100MUF-C

技術說明

Nano Pulse Control™
Nano Energy™
Nano Cap™

從高電壓變換到低電壓只需要"1個電源IC"即可完成。實現了系統小型化、簡約化。

開發背景

在全球減少CO2排放的大前提下,油電混合車和自動車(EV)的普及將更形加速,在以歐洲為中心的市場、比起全油電混合車,擁有更佳的性價比的中度油電混合車更是受到注目。

中度混合動力採用比以往12V電源傳輸效率更高的48V電源系統。另一方面,配置在車輛各個部位的ECU需要3.3V這種較低的驅動電壓,甚至要求低至2.5V的驅動電壓。

以往的DC/DC轉換器,在不影響AM廣播頻段的2MHz工作時,從48V取得3.3V低電壓時,需要先降到中間電壓12V,進行2階段(2個晶片)的降壓。規格上因為需要支援從最高60V的電源降到最小2.5V的驅動電壓,所以假如只用1個晶片來降壓,則必須實現24:1高降壓比才行。

開發技術與產品化

ROHM挑戰DC/DC轉換器"單晶片化"這個高難度障礙,開發出超高速脈衝控制技術"Nano Pulse Control"。搭載此技術可將開關導通時間縮短到9ns。這在目前的電源IC中是世界最小※的數值,因為之前的產品僅能達成120ns,故這項突破可謂劃時代的發明技術。另外,針對這種極小的脈衝寬度也能安穩地加以控制,也是此項技術的一大特點。

在開發過程中,除了完全翻轉傳統思維方式之外,利用之前累積的類比設計技術及電源系統專業知識、並活用垂直統合型生產體制等,也是獲得成功的重要因素。

該技術搭載在內建MOSFET降壓DC/DC轉換器"BD9V100MUF"上,實現了在2MHz運作時,只須1個晶片便可從60V降壓到2.5V的目標。

產品導入後可實現的願景

從60V降壓到2.5V,DC/DC轉換器的單晶片化,與使用2個晶片相比可以大大減少包括週邊零件在內的零件數量。特別是頻率提高後,也促成線圈的大幅小型化。

因此,不僅實現了應用裝置小型化及系統簡約化,也同時降低了成本。除了中度油電混合車之外,在工業機器人、基地台的輔助電源等採用48V電源系統的產機領域,也有利於裝置小型化和低成本化,有望進一步在業界做深度推廣。

ROHM繼"BD9V100MUF"之後,將持續開發搭載"Nano Pulse Control"技術的相關產品,以更多的產品線來滿足客戶的多元需求。

協助電池應用長時間運作。

開發背景

在電子設備領域,除了智慧型手機的多功能化和穿戴裝置的普及之外,不需要管理人介入,僅靠設備之間進行無線通訊的IoT設備也逐漸受到關注。這些設備基本上都是靠電池運作,所以一直被要求再降低功耗。此外,為了提高產品設計感和搭載更多新功能,需要預留更多的空間,從這個角度來看,小型化也是一個必要的條件,電池體積越來越小,其中在IoT領域常常因為設備無法頻繁地進行維護,因此關鍵議題就是"讓鈕扣電池持續運作10年"。

ROHM根據此種市場趨勢和發展方向,著手開發能大幅降低電源IC消耗電流的技術。研發開始當時,業界中電源IC最小的消耗電流為360nA。到底能降低到什麼程度是我們研發過程的一個重要指標。

研發技術與產品化

如果只是單純的考慮降低消耗電流,可以採用提高電路電阻值的做法,但只有這樣的話會有來自元件的漏電流、雜訊的靈敏度提升、電路回應速度下降等問題。ROHM除了把降低消耗電流時發生的折衷平衡降至極限,還開發了超輕負載狀態下徹底削減消耗電流的劃時代技術"Nano Energy"。現在,實現了180nA這個業界最低※的消耗電流。

將此項技術搭載於DC/DC轉換器"BD70522GUL",無負載(待機)時與一般產品相比,電池驅動時間是傳統產品的2倍。此外,從10μA到500mA這業界最廣的電流範圍內,實現了90%以上的大功率轉換效率。這些如果沒有ROHM獨家的垂直整合生產體制下的「電路設計」「電路佈線」「製程」三大先進類比電源技術的融合,是無法實現的。

產品導入後可實現的願景

由於電源IC消耗電流被大幅降低,使得IoT領域中"讓鈕扣電池持續運作10年"的目標得以實現。這不僅降低了設備維護所需的人力和成本,在穿戴裝置小型化與多功能化快速進展的電子設備領域中,也能使用小型電池來實現長時間運作。

另外,在被稱為能源採擷的太陽能、熱能、振動等發電系統中,即使在低發電量情況下也能持續運作,在環保領域上的應用也備受期待。

ROHM將"Nano Energy"作為核心技術,持續擴充搭載此技術的電源IC產品群,來滿足客戶的多元需求。同時,也計畫搭載於PMIC(電源管理IC)上。

可讓包括車電和工控裝置在內等多種電源電路,在外接電容容量為極小的nF級時也可穩定控制。

開發背景

近年來,隨著節能意識不斷提高,各種應用的電子化加速發展,特別在車電領域,電動車和自動駕駛技術所帶來的技術創新,使電子元件的使用數量逐年增加。另一方面,為使電子電路更加穩定而使用的電容(特別是積層陶瓷電容),是很常見且又被大量使用的電子元件,因此希望儘量減少電容數量的需求也日益增加。
繼超高速脈衝控制技術「Nano Pulse Control™」、超低消耗電流技術「Nano Energy™」之後,ROHM又研發了第三種Nano電源技術「Nano Cap™」,這是一項能夠減少使用過去線性穩壓器中所必備的外接電容器的新技術。透過減少電源電路中的電容數量和降低容值,非常有助於減輕包含車電在內等多種領域的電路設計負擔。

技術詳述

Nano Cap透過改善類比電路的響應性能,並盡可能地減少佈線和放大器的寄生因素,因此能使線性穩壓器保持穩定輸出,從而能夠將輸出電容的容值降至傳統技術的1/10以下。
因此,像是由線性穩壓器和微控制器組成的電路,通常線性穩壓器需要在線性穩壓器的輸出端配置1µF的電容,並且在微控制器的輸入端也配置100nF的電容,然而採用Nano Cap技術的線性穩壓器,僅需微控制器端的100nF電容即可穩定運行。在Nano Cap技術的實際評測(條件:電容容量100nF,負載電流波動50mA)當中,業界期望是輸出電壓波動相對於負載電流波動值在±5.0%以內,過去支援100nF線性穩壓器的輸出電壓波動為±15.6%,而採用Nano Cap技術的評估晶片僅為±3.6%,運行十分穩定。