Ameya代理丨罗姆发布肖特基二极管白皮书,助力汽车、工业和消费电子设备实现小型化和更低损耗!

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前言

近年来,随着电动汽车的加速以及物联网在工业设备、消费电子设备领域的普及,应用产品中搭载的半导体数量也与日俱增。其中,中等耐压的二极管因其能有效整流和保护电路,而被广泛应用在从手机到电动汽车动力总成系统等各种电路和领域中,半导体厂商罗姆在这些领域中已经拥有骄人业绩(图1)。

图1. 罗姆在整流二极管和功率二极管领域的市场份额


VF(正向电压)和IR(反向电流)是二极管的重要性能指标,它们分别会影响到正向施加时的功率损耗和反向施加时的功率损耗。“理想的二极管”是VF和IR为0的二极管,也就是进行整流和开关工作时完全没有功率损耗的二极管。另外,VF和IR之间通常存在权衡关系,因此很难同时改善。而且,在实际的二极管中,当在开关工作期间关断二极管时,会产生一些功率损耗(因为电流在trr时段内会反向流动)。

肖特基势垒二极管(以下简称“SBD”)的VF和trr低于其他类型的二极管,因此在整流电路和开关电路中使用这种二极管可以实现低损耗,然而由于其IR较大,存在发热量大于散热量,最终发生热失控而造成损坏的风险。(图2)

图2. 在开关期间SBD和整流二极管的VF、IR比较


针对这种情况,罗姆开发出丰富的SBD系列产品群,客户可根据各种应用的需求(强调VF还是IR)选用产品。另外,还推出了更接近“理想二极管”的新系列产品,新产品不仅同时改善了本来存在权衡关系的VF和IR特性,还实现了SBD业内超高等级的trr特性。本文将概括介绍罗姆在SBD领域的行动以及罗姆各系列SBD产品的特点。(有关SBD的详细技术文档,请参阅以下文章。)

车载用肖特基二极管小型高散热封装[PMDE]的优越性

车载小型高效肖特基势垒二极管“RBLQ系列”的优势


-SBD需要具备的性能及其发展趋势-


图3为SBD产品相关的市场情况示例,展示了一辆汽车中搭载的ECU数量。随着ADAS(高级驾驶辅助系统)和自动驾驶技术的发展,一辆汽车中所搭载的ECU数量与日俱增,其中所用的二极管数量也在持续增加,预计未来还会继续增加。由于汽车无法提供超出其电池和发电机能力的电力,因此制造商需要低损耗(低VF)的二极管,并且越来越多地采用VF和trr特性优异的SBD。而另一方面,燃油车的引擎外围电路、以及xEV的电池和电机外围电路是在高温环境中工作的,因此IR高的SBD的热失控风险成为直接关系到可靠性的重大课题。因此,在选择SBD时,关键在于如何在VF和IR之间取得平衡。

图3. 一辆汽车所搭载的ECU数量演变(罗姆调查数据)


在消费电子设备中,随着应用产品的功能越来越多,电路板密度也变得越来越高,甚至密度超过车载设备,因此需要更小型和超低损耗(超低VF)的SBD。另外,在工业设备应用中,其对高可靠性的要求与车载应用相同,而且由于应用产品的机型寿命较长,因此长期稳定供应也很重要。综上所述,身为通用器件的SBD,在不同的领域和应用中,其发展趋势大不相同,制造商在其产品开发过程中,要求一些存在权衡关系(例如更低损耗和更高可靠性、更小型和更大电流)的特性同等出色。为了满足如此广泛的需求,罗姆不断推动相应产品的开发,并建立了以垂直统合型生产体系为中心的长期稳定供应体系。在下一节中,将具体介绍罗姆的SBD产品阵容。


-罗姆 SBD系列产品阵容-


罗姆最新的SBD产品有5个系列,客户可以根据对VF和IR的不同重视程度,从丰富的产品阵容中选择合适的产品(图4)。另外,每个系列都有丰富的封装阵容,客户还可以根据应用产品的性能要求选择小型封装(图5)。下页将对每种产品的特点分别展开介绍。

图4. 系列产品阵容


图5. 封装阵容


3-1.RBS系列

超低VF(耐压:20V)

该系列的VF最低,在主要用于正向电路中的损耗可大幅降低,非常适用于智能手机等使用电池低电压驱动的移动设备中的整流应用。

目标应用:笔记本电脑、移动设备等


3-2.RBR系列

低VF(耐压:30V/40V/60V)

该系列为通用型产品,与相同尺寸的罗姆以往产品相比,VF特性降低约25%。在车载应用中,正向损耗非常少,因此作为要求更高效率的汽车信息娱乐系统和车载LED灯等的保护二极管,非常受欢迎。2021年8月,封装阵容中又新增了车载用超小型PMDE封装,可满足市场对更小封装的需求。

目标应用:车载信息娱乐系统、车载LED灯、车载ECU、笔记本电脑等


3-3.RBQ系列

低IR(耐压:45V/65V/100V)

该系列利用罗姆自有的势垒形成技术,在VF特性与IR特性之间取得了良好的平衡。与罗姆以往产品相比,其反向功率损耗降低了60%,因此可以降低热失控风险,非常适用于需要在高温环境下运行的引擎ECU整流应用、高输出功率LED前照灯的保护应用、以及大电流工业设备电源等应用。

目标应用:xEV、引擎ECU、高输出功率LED前照灯、工业设备电源等


3-4.RBxx8系列

超低IR(耐压:30V/40V/60V/100V/150V/200V)

该系列产品具有超低IR,可以降低热失控风险,非常适用于需要在高温环境下运行的xEV电池和电机相关ECU、以及燃油车引擎ECU和变速箱ECU等的整流应用。该系列支持耐压高达200V,可以替换通常在这个耐压范围使用的整流二极管和快速恢复二极管,并可以大幅降低VF(与FRD相比,降低约11%),还有助于降低上述车载应用中的功耗。

目标应用:xEV电池管理系统、引擎ECU、工业设备逆变器等


-新产品:RBLQ/RLQ系列-


RBLQ系列RLQ系列新产品通过采用新技术和罗姆自有的沟槽MOS结构,与以往的平面结构产品相比,实现了更低的VF和IR。在采用普通沟槽MOS结构的产品中,由于结构上的原因,trr表现容易变差,而新产品两个系列的trr特性都得到了提升,并达到了与以往的平面结构产品同等级别(业界超高等级)。由于不容易发生热失控,并且可以降低开关损耗,因此新产品非常适用于用容易发热的车载LED前照灯驱动电路,以及xEV用的DC-DC转换器等需要进行高速开关的应用。

目标应用:车载LED前照灯、xEV DC-DC转换器、工业设备电源、照明等


4-1.与以往产品相比,VF和IR均得到改善

RBLQ系列和RLQ系列采用罗姆自有的沟槽MOS结构,与耐压和耐受电流同等的以往产品相比,VF降低了约15%,可以降低在整流应用等正向使用时的功率损耗。此外,与以往的平面结构产品相比,IR也降低了约60%,这可以大大降低SBD最让人担心的热失控风险,从而使产品也可以用在温度条件等非常严苛的车载应用中(图6)。

图6. SBD沟槽MOS结构


4-2.实现业内超短的trr

在普通沟槽MOS结构中,寄生电容(元器件中的电阻分量)较大,因此trr要比平面结构差。而RBLQ系列和RLQ系列新产品不仅降低了VF和IR,而且还利用自有技术,通过优化材料,实现了与平面结构同等的trr特性。例如,从图7中可以看到使用LED前照灯评估板进行装机评估时的开关损耗比较情况。在开关过程中,因VF和trr引起的损耗比例比较高,但RBLQ系列和RLQ系列的trr损耗降低了约37%,VF也同时降低,因此开关总损耗降低达26%,这将有助于降低车载LED前照灯驱动电路、以及xEV用的DC-DC转换器等需要进行高速开关的应用产品功耗。

图7. 实际装机进行开关时的损耗比较

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评论
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    牛言喵语 2025-01-22 17:10 483浏览
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    刘旷 2025-01-21 11:15 981浏览
  • 项目展示①正面、反面②左侧、右侧项目源码:https://mbb.eet-china.com/download/316656.html前言为什么想到要做这个小玩意呢,作为一个死宅,懒得看手机,但又想要抬头就能看见时间和天气信息,于是就做个这么个小东西,放在示波器上面正好(示波器外壳有个小槽,刚好可以卡住)功能主要有,获取国家气象局的天气信息,还有实时的温湿度,主控采用ESP32,所以后续还可以开放更多奇奇怪怪的功能,比如油价信息、股票信息之类的,反正能联网可操作性就大多了原理图、PCB、面板设计
    小恶魔owo 2025-01-25 22:09 574浏览
  • 高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛,高速先生就不打算给大家上难度了,整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来,尤其对于PCB设计工程师来说,心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计,高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心!另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈,因为翻看很多以往的文章,高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦!咋滴,今天居然说孔径不关心了?别,别急哈,听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定,毕竟像我
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    虹科Pico汽车示波器 2025-01-23 10:46 317浏览
  • 随着AI大模型训练和推理对计算能力的需求呈指数级增长,AI数据中心的网络带宽需求大幅提升,推动了高速光模块的发展。光模块作为数据中心和高性能计算系统中的关键器件,主要用于提供高速和大容量的数据传输服务。 光模块提升带宽的方法有两种:1)提高每个通道的比特速率,如直接提升波特率,或者保持波特率不变,使用复杂的调制解调方式(如PAM4);2)增加通道数,如提升并行光纤数量,或采用波分复用(CWDM、LWDM)。按照传输模式,光模块可分为并行和波分两种类型,其中并行方案主要应用在中短距传输场景中成本
    hycsystembella 2025-01-25 17:24 447浏览
  • 2024年是很平淡的一年,能保住饭碗就是万幸了,公司业绩不好,跳槽又不敢跳,还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的,碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有,小问题还是有不少,这里就举一两个来说一下。第一个就是,先看下下面的这个封装,你能猜出它的引脚间距是多少吗?这种排线座比较常规的是0.6mm间距(即排线是0.3mm间距)的,而这个规格也是我们用得最多的,所以我们按惯性思维来看的话,就会认为这个座子就是0.6mm间距的,这样往往就不会去细看规格书了,所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 791浏览
  • 前篇文章中『服务器散热效能不佳有解吗?』提到气冷式的服务器其散热效能对于系统稳定度是非常重要的关键因素,同时也说明了百佳泰对于散热效能能提供的协助与服务。本篇将为您延伸说明我们如何进行评估,同时也会举例在测试过程中发现的问题及改善后的数据。AI服务器的散热架构三大重点:GPU导风罩:尝试不同的GPU导风罩架构,用以集中服务器进风量,加强对GPU的降温效果。GPU托盘:改动GPU托盘架构,验证出风面积大小对GPU散热的影想程度。CPU导风罩:尝试封闭CPU导风罩间隙,集中风流,验证CPU降温效果。
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  •     IPC-2581是基于ODB++标准、结合PCB行业特点而指定的PCB加工文件规范。    IPC-2581旨在替代CAM350格式,成为PCB加工行业的新的工业规范。    有一些免费软件,可以查看(不可修改)IPC-2581数据文件。这些软件典型用途是工艺校核。    1. Vu2581        出品:Downstream     
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