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前言 如今，全球主要的汽車制造商為了應對環境問題，都在規劃HEV和EV的開發與擴大投入。然而，由于EV以電池和電機為主動力，在現階段，與燃油動力車相比，行駛距離較短，要實現普及還存在諸多課題。因此，以歐洲已普及的高效低油耗柴油發動機為基礎，在其上附加混合動力系統的柴油混合動力的開發日益進步。 在這種情況下，汽車制造商提出了環保、高附加值、高功能的配件開發需求。與以往一樣，伴隨這些汽車制造商的發展動向，車載應用的多功能化日益發展，車用電子配件呈逐年增加趨勢。另外，即使是面向新興國家的低成本車、小型車也一樣，對于汽車開發來說，電子配件的增加是不可避免的，而且，產品越來越需要比以往任何時候更注重制造成本與附加值。 此次，將介紹一下車載半導體中使車載應用程序工作所必需的電源。電源IC可分為系列電源和開關電源兩大類，羅姆的電源開發不僅要滿足前述要求，而且在每種電源開發中一直致力于新技術的開發。當然，電源IC的高頻動作化、高效化等基本性能特性提升是首當其沖的，除此以外，羅姆不斷推進滿足市場特有需求的電源IC的開發。其巨大的要求之一是"消耗電流更低"。這屬于市場需求中的"附加值"范疇。 羅姆為"車載半導體"量身定制"電源IC"新技術 隨著車載配件使用數量的增加，當務之急是降低每一個配件所需的消耗電流。針對這種情況，為實現車載應用中的更低功耗，往往通過最大限度地控制常時工作所需的配置來實現低功耗化。而"電源IC的低功耗化"技術則需要滿足每一個配件的低功耗化和上述常時工作微控制器電源的低功耗化需求。 
[圖1]停車時動作功能示例 發動機未啟動僅電池通電時車的待機狀態和停車時（熄火）等工作的功能，其低功耗尤為重要。在發動機未啟動時，有空調、電動車窗等；近來，隨著電動助力轉向化的發展，一般都配置發動機停止時的轉向角檢測等功能；在停車時（熄火），有汽車導航系統、安全系統、時鐘等（圖1）。這些功能的電力都由主電池、蓄電池供給。另外，由于汽車是以整車狀態進行長時間運輸的，因此積蓄在電池中的電量在運輸中逐漸消耗，到達目的地時，有時會發生電池電量耗盡的情況。作為對策，往往采用摘掉電池的方法進行運輸，但到達目的地時需要安裝，增加了工序，整體制造成本增加。所以，隨著汽車的多功能化發展，降低電池耗電成為當務之急。作為這些問題的對策，降低電源IC的消耗電流是很有效的手段（圖2）。
[圖2]汽車的低消耗電流化 羅姆研發的"BD7xxLx系列"實現了"電路電流6μA"的技術革新在系列電源領域，羅姆從2005年開始開發了當時世界頂級低消耗電流LDO（LowDropOut）--BD393x/394x系列。該系列產品的電路電流僅為30μA，表現非常優異；同時，還是作為車載IC具備可在苛刻條件下使用的高可靠性的IC產品。其后羅姆繼續走在系列電源低功耗化領域的前沿，此次，又開發出消耗電流更低的BD7xxLx系列。該系列產品的消耗電流僅為車載應用中所需消耗電流的1/3以下，電路電流與以往IC相比降低到1/5，僅為6μA（圖3）。這是車用電源IC領域中全球頂級低消耗電流的LDO產品。
[圖3]羅姆電路電流的推移 BD7xxLx系列產品不僅在負載電流為"0"時的電路電流很少，而且在有輸出負載經過時，IC本身的電路電流也不會增加。這也是力求區別于其他電源IC之處。雖然依存于負載電流的電路電流的增加量與負載電流相比較少，但車輛要求的高溫環境中，電路電流的功耗可能會成為問題，因此羅姆致力于實現徹底的低消耗電流化。但是，要實現更低消耗電流存在幾個瓶頸。為了解決這些瓶頸，需要利用羅姆積累的技術及其應用（圖4）。
[圖4]低待機電流化的瓶頸 為了抑制消耗電流必須內置大電阻，這樣無法比以往產品實現進一步小型化，從而導致芯片尺寸增加、制造成本增加。這對于低成本化來說是巨大的障礙。另外，內置大電阻時，可能容易受到外部噪音的影響。另外，即使不是大電阻，由于采用低消耗電流技術的電源IC的電流值很小，更容易受外部噪音的影響。因此，確保產品的抗噪音性能比以往任何時候都尤顯重要。 其次，還有電路響應性惡化問題。減少電路電流就會減少驅動電流，直接導致電路動作延遲。因此，擔心IC輸入變動時的輸出穩定性等會因電路動作延遲而比以往惡化，還擔心導致IC啟動時的延遲啟動時間增加。電源IC的輸入端子直接連接于電池，電池電壓雖然在一定程度上保持穩定，但并不能定位為穩定的電源裝置。特別是當發動機啟動時和車輛的各功能工作時，電池電位會變動。所以，輸入電壓變動時的輸出電壓穩定性是重要的特性。 再者，高溫工作下容易受泄漏電流的影響，這也是問題之一。泄漏電流雖然微小，但由于內置前述大電阻，因此泄漏電流與內置電阻產生的電壓引起誤動作的可能性很高。 羅姆的新商品群BD7xxLx系列針對這些瓶頸、擔心，利用一直以來積累的待機電流電路技術，通過導入新電路、優化布局等，成功開發出實現業界頂級低消耗電流、同時具備與以往電源IC同等的基本特性的商品。 該系列商品的產品陣容中，具備3.3V、5.0V兩種輸出電壓，根據用途具備200mA與500mA兩種輸出電流能力。封裝為SMD封裝、支持基板更節省空間的SOP型封裝等，從小型封裝到散熱特性卓越的封裝，具備滿足客戶使用用途的強大陣容（圖5）。
[圖5]BD7xxLx系列產品陣容 羅姆不斷推進20μA待機電流的開關電源開發在開關電源領域，羅姆正在開發實現20μA待機電流的系列產品。不僅實現以往開關電源在重負載時的高效率，而且通過SLLMTM(SimpleLightLoadMode：簡單輕負載模式)在輕負載時也可實現低消耗電流、高效率，其特點是有助于上述LDO同樣待機電流的設計。 開關電源的低待機電流化也存在與LDO同樣的瓶頸，但開關電源還存在比LDO電路結構復雜且構成要素較多的問題，由于驅動IC的消耗電流要素增加，而且正在進行開關動作，因此降低開關電路的功耗通常較為困難。另外，在過負載時通過開關動作可以抑制功率損耗，但輕負載時很難保持其效率。 本系列產品，在負載小時自動切換為SLLMTM。這種SLLMTM是抽取不要的開關脈沖，在下一次開關開始之前的區間，僅由必要的、最低限度的控制電路工作，其他電路在低消耗電流狀態下待機。 羅姆的車用開關電源，通過導入這種SLLMTM，實現了輕負載時的低功耗化，而且過負載時的功耗與以往產品相比也能保持一樣的效率。 開關電源與系列電源相比，因其高效性被定位為配件使用數量增加帶來的發熱、負載電流增加等問題的有效對策。系列電源與開關電源相比，因外置配件較少、電路結構簡單等而在成本方面占有優勢。系列電源與開關電源往往根據情況被區分使用，但今后開關電源應該會成為低功耗電源的主流。 綜上所述，作為羅姆未來的開發方向，將是針對低功耗設計的市場需求，不僅降低電路電流，而且通過提高開關電源的功率轉換效率（90％以上）和開關動作頻率（2MHz以上），從而實現高響應性以及線圈電容等配件的小型化等，不斷加強完善羅姆產品陣容的開發。（電子工程網） |
